CC BY
6
THE SIGNIFICANCE OF ACCELERATED METHODS IN HYGIENIC ASSESSMENT OF THE ENVIRONMENTAL FACTOR CARCINOGENIC HAZARD
Chernichenko I.O., Balenko N.V., Ostash O.M.
ЗНАЧЕНИЯ ПРИСКОРЕННХ МЕТОД1В ДЛЯ Г1ПЕН1ЧНО1 ОЦ1НКИ КАНЦЕРОГЕННО! НЕБЕЗПЕКН ФАКТОР1В ДОВК1ЛЛЯ
ЧЕРНИЧЕНКО 1.О., БАЛЕНКО Н.В., ОСТАШ О.М.
Державна установа "1нститут гiгieни та медичноТ екологií iM. О.М. Марзеева Академií медичних наук УкраТни", м. КиТв
ЗНАЧЕНИЕ УСКОРЕННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ КАНЦЕРОГЕННОЙ ОПАСНОСТИ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Черниченко И.А., Баленко Н.В., Осташ О.М. Приведен краткий анализ существующих ускоренных методов. Обсуждается возможность их использования для оценки канцерогенной опасности химических веществ.
Подчеркивается актуальность и необходимость таких исследований для определения тестов, наиболее приемлемых для выявления и гигиенической оценки канцерогенов окружающей среды.
айбшьш конструктивним шляхом первинноТ профшактики еколопчно залежних форм злоякюних новоутворень е своечасне виявлення хiмiчних речовин, яким притаманш канцерогены властивост^ з метою недопущення або обмеження Тх надходження у навколишне середовище та запоб^ання контакту з ними населення.
Певний час единим загаль-ноприйнятим пщходом до оцiнки канцерогенностi хiмiч-них сполук була методична схема, що Грунтувалася на результатах, отриманих у хрошч-них доепщах на тваринах, пе-реважно мишах та щурах. Ця система використовувалася i при гiгiенiчному нормуваннi канцерогешв.
Данi таких експериментiв були традицмними джерелами для щорiчних монографiчних публкацм Мiжнародного агентства з вивчення раку (МАВР) стосовно оцшки канцерогенно)' небезпеки хiмiчних речовин для людини.
Використання традицiйних методiв дослiджень потребу-вало значного обсягу необхщ-них дослщжень, пов'язаних з трудомiсткiстю, великими затратами часу та матерiальних ресурав.
Мета даноТ роботи полягала в аналiзi результатiв експери-ментальних даних, висв™ених у лiтературi щодо прискорено-го визначення канцерогенно'' небезпеки факторiв довкiлля.
Останнiм часом, як констату-ють експерти МАВР, спостери гаеться збiльшення робiт з ви-користанням коротко- та се-редньострокових моделей, в яких кшцевим критерiальним показником е рiзнi попередни-ки неоплазм [1].
На сьогодш розроблено ве-лику кiлькiсть тест-систем iз застосуванням рiзноманiтних таксономiчних моделей — вщ примiтивних мiкроорганiзмiв
до високооргашзованих ссав-ц1в, зокрема гризун1в.
Серед метод1в, що застосо-вуються, видшяють тест-си-стеми, в яких л1м1туючими по-казниками е 1ндукован1 пухли-ни та передпухлинн1 утворен-ня; методи, що фунтуються на визначенш прояв1в геното-ксичност1, а також доешдження з визначення мутац1й у специ-ф1чних генах людей i тварин як ознак канцерогенних власти-востей ксенобiотикiв.
Найбiльш близькими до кла-сичних вважаються середньо-строковi моделi визначення канцерогенностi на ссавцях з використанням як критерпв ефек^в пухлин та передпу-хлинних змш. Це давно вiдомi моделi прискореного шдуку-вання пухлин окремих локали зацiй шляхом використання чутливих лшм гризунiв з вщо-мою онколопчною характеристикою: аденом легенiв у мишей лЫп А, пухлин шюри у мишей лшп Senear тощо.
Сюди також належать моделi одного органу (моноорганш) та багатьох (мультиорганш), в ос-новi яких полягае концепцiя Чнщащя-промо^я".
Бшьшють дослiджень моноорганного типу виконано на моделi гепатоканцерогенезу щурiв у рiзних II модифiкацiях.
Найбтьш вiдомою е 8-тижне-ва "Ito-модель" на щурах лiнií Fiseher-344, в яюй iнiцiатором е N-нiтрозодiетиламiн (НДЕА) [2].
Крiм того, розроблено також прискореш моноорганнi моде-лi для Ыших органiв: легенiв, товсто)' кишки, стравоходу, шлунка, сечового мiхура, ни-рок та простати, пiдшлунковоí залози та ш. [2-4]. Моделi про-понуються для визначення можливост iндукування орга-носпецифiчних пухлин та пе-редпухлинних утворень в окремих органах, як слугують кри-терiальними показниками канцерогенних потенцм хiмiчних
о
THE SIGNIFICANCE OF ACCELERATED METHODS IN HYGIENIC ASSESSMENT OF THE ENVIRONMENTAL FACTOR CARCINOGENIC HAZARD
Chernichenko I.O., Balenko N.V., Ostash O.M.
The brief analysis of the available accelerated methods is presented. Рossibility of their using for carcinogenic hazard evaluation of chemicals is discussed. The actuality and necessity of such a research the most suitable for detection and hygienic assessment of the environmental carcinogens are emphasized.
сполук. Результати можна от-римати протягом одного року.
Для визначення канцерогенно! активност ксенобютиюв протягом вщносно короткого часу одночасно у деюлькох органах розроблено мультиор-ганш модели яю розглянуто у робот [2]. У якост iнiцiаторiв у цих системах використовують пол^ропний канцероген ^ме-тил-N-нiтрозосечовину (МНС) або комплекс канцерогешв рiз-но! тропност (3 або 5 сполук), тсля чого вводять доотджува-ну речовину рiзними шляхами: iнтратрахеально, пiдшкiрно, перорально з !жею чи з водою.
ОцЫюючи цi моделi, автори вважають !х придатними для визначення канцерогенно! не-безпеки для людей, осюльки отриманi у них позитивнi результати е чiтким iндикатором потенцмно! канцерогенностi.
Окремо! уваги заслуговуе но-вий пiдхiд до визначення канцерогенно! небезпеки ксено-бютиюв у середнi термiни — це використання трансгенних мишей, яю е ноаями специфiчних генiв, критичних для розвитку багатьох пухлин [5].
Апробащю моделей на трансгенних мишах було здй снено у деюлькох лабораторiях [1]. У результатi встановлено !х придатнiсть для щентифкацп канцерогешв i промоторiв пухлин. Проте у зв'язку з недо-статньою кiлькiстю дослiджень на цих моделях ниш невщомо, чи можлива щентифка^я аген-тiв, якi дiють шшими шляхами, вiдмiнними вiд тих, що змшю-ють цi трансгени.
Низка методiв визначення канцерогенiв Грунтуеться на дослщженш процесiв пролiфе-раци i летальностi клiтин [6]. На сьогодш вiдомо, що порушення балансу мiж реплiкацiею i ле-тальнiстю, або так званим апо-птозом кттин, е одним з критичних моментв у багатоста-дiйному канцерогенезi [6, 7].
Установлено, що хiмiчнi кан-церогени здатнi пiдсилювати реплкацю ^або затримувати апоптоз. Пiдсилення реплкацп робить клiтини схильними до генетичних змш i сприяе появi шщмованих клiтин та !х по-дальшому клональному росту. I навпаки, завдяки апоптозу здмснюеться елiмiнацiя шМ-йованих кттин, що може приз-водити до гальмування кло-нального росту.
Таким чином, шдукована хи мiчними сполуками пролiфера-цiя клiтин i !х подальше вижи-вання не обов'язково призво-дять до розвитку раку, проте можуть бути показником канцерогенного потен^алу. Вод-ночас реверая фокальних змiн пiсля припинення дм хiмiчних сполук може свiдчити про зво-ротнiсть мтогенно! дм агента.
Завершуючи розгляд се-редньострокових моделей, слiд пщкреслити узгоджену думку експертв МАВР, яю вважають, що всi вони е придатними для визначення та скришнгу канцерогенних хiмiчних сполук, однак ступшь доказу небезпеки при цьому рiзний i залежить вщ конкретних отриманих да-них [1].
Важливими перевагами се-редньострокових бюсистем е можливiсть визначення як Ыщ-юючих, так i промоторних ефек-тiв канцерогенiв шляхом використання рiзно! послiдовностi введен ня речовин у дослщжу-ванi органи, скорочення терми нiв отримання результатiв за суттевого зменшення обсягiв дослiджень та !хньо! вартостi.
Якщо розглядати ц моделi щодо !х використання для ппе-нiчного нормування канцерогешв навколишнього середо-вища та оцЫки ризику розвитку пухлин у населення вщ дi! реального забруднення, яю пе-редбачають отримання юпьюс-но! характеристики ефектiв з визначенням м^мально ефек-
тивних, середньоефективних, та максимально неефективних величин, то вони не можуть бути альтернативою хрошчним дослiдам. Це пов'язано з тим, що низка особливостей се-редньострокових дослав об-умовлюе вiдмiннiсть результа-тiв, отриманих за допомогою середньострокових тестiв вiд юнцевого результату у хрошч-них дослщах, якi за сучасного стану знань неможливо прог-нозувати.
Тобто ниш ще неможливо адаптувати середньостроковi моделi для гiгiенiчного нормування та оцЫки ризику вiд дм реального забруднення на лю-дину. Для виршення цих пи-тань актуальним i едино прий-нятним, як i ранiше, залиша-еться проведення хрошчних дослiдiв, хоча остаточний вис-новок можливий лише за наяв-ностi даних епiдемiологiчних доотджень.
Недолiком середньострокових тестiв е те, що вони не орiен-товаш на визначення спонтанного канцерогенезу, що не до-зволяе достеменно врахувати увесь спектр канцерогенного ефекту, який включае не лише Ыдукцю пухлин, а й вплив на частоту i латентний перюд розвитку спонтанних новоутворень.
Одним з напрямюв пошуку прискорених i менш витратних методiв визначення та скришнгу канцерогенних сполук стала розробка i використання ко-роткострокових бютеслв (КСТ) на генотоксичнiсть.
Накопичення даних ктшчних спостережень та експеримен-тальних дослiджень, якi свщ-чать про важливу роль мутацiй у розвитку рiзних форм раку, сприяло формуванню погляду на КСТ з генотоксичност як на прогностичш показники канцерогенних властивостей i нав^ь як на можливу альтернативу класичним методам [8, 9].
З понад 100 рiзних моделей визначення генотоксичност на практицi з цiею метою викори-стовуються близько 20 тест-систем [10]. Експерти МАВР видтили три традицмно вiдомi категорп генетичних КСТ: тести для визначення ушкоджень ДНК та репарацп, тести для визначення генних мутацм та тести для виявлення хромо-сомних ушкоджень [1].
Найбшьш раншми проявами генотоксичностi, що переду-ють мута^ям, зокрема мута-
ц|ям в онкогенах, е аддукти ДНК, тобто xímí4hí комплекси "ДНК-канцероген". У зв'язку з цим визначення адцукт1в ДНК розглядаеться як один з мето-ц1в виявлення канцерогешв. Анал1з цих метод1в наведено у робот1 [11].
Аддукти ДНК можуть бути як св1дченням впливу канцерогенного агента, так i показни-ком його канцерогенного по-тен^алу, тобто бластомогенноТ активностi.
Загалом ДНК-аддукти — це результат дм, вiцмiнний вiц кумулятивного критерю, отри-маного шляхом кiлькiсного обл^ мутацiй.
Значимiсть цослiцжень ад-дук^в для прогнозування кан-церогенностi речовин обмежу-еться рiвнем сучасних знань щодо аддук^в. Адже на сьогодш ще до кiнця невщомо, якi пошкодження ДНК обов'язково призводять або не призводять до мутацп, а тим бшьше — до прояву канцерогенного ефекту [12-14].
Низка методiв реестрацп по-шкоджень ДНК базуеться на оцшщ розмiрiв ТТ фрагмен^в,, що утворюються внаслiдок дм ксенобiотикiв. Методи харак-теризуються високою чутливи стю, оскiльки навiть поодиною розриви ДНК призводять до утворення двох фрагмент, якi рiзко вiдрiзняються вiд вихiдноТ молекули за молекулярною масою.
Заслуговуе на увагу порiвня-но новий метод виявлення по-шкоджень ДНК за допомогою лужного або нейтрального електрофорезу окремих кттин пiд скороченою назвою метод "ДНК-комет" (Comet-assay), який вважаеться перспектив-ним i все частше використову-еться in vitro та in vivo у рiзних краТнах [15-17].
Разом з тим ниш метод виз-наеться ще недостатньо вери-фкованим i потребуе спе^аль-них порiвняльних дослiджень для визначення його переваг i недолiкiв порiвняно з шшими [18]. Вiдзначаеться вiдносно велика вартють таких дослщ-жень [14].
З непрямих методiв виявлення ДНК-пошкоджень найчасти ше використовуеться давно ви домий метод вивчення поза-планового синтезу (ППС) in vivo, а також in vitro у культурах кттин ссав^в. Принцип методу полягае в авторадiографiч-
1*
КАНЦЕРОГЕНН1 ФАКТОРИ ДОВК1ЛЛЯ =
нiй або сцинтиляцiйнiй pеe-^pa^i мiчених основ, зокpемa [3H]-тимiдину, який включaeть-ся у мaкpомолекули ДНК у пpоцесi pепapaцiï пошкоджень, спpичинених дieю мутaгенiв [8, 19]. Пpоте метод неpiдко дae хибнi позитивш та негaтивнi pезультaти. Тому для оптими зацп тесту pекомендуeться обов'язкове пiдтвеpдження вiдтвоpенням pезультaтiв та дослщженням концентpaцiйноï зaлежностi впливу.
Дpугa кaтегоpiя генотоксич-них методiв об'eднуe моделi piзного тaксономiчного piвня, якi дозволяють визначити геннi мутацп, спpичиненi дieю ксено-бiотикiв. Моделi, що не належать до ссав^в, включають на-сaмпеpед бaктеpiaльнi тести на Salmonella typhimurium у piз-них модифка^ях та Esheriehia eoli, за допомогою яких визна-чають генетичш ушкодження типу пpямих та pевеpтaнтних мутaцiй [1, 20].
Нaйбiльш вщомим та пошиpе-ним завдяки швидкост отpи-мання вiдповiдi, пpостотi та доступной e тест Еймса. Метод бaзуeться на викоpистaннi чут-ливих His(-) штaмiв Salmonella typhimurium iз застосуванням або без системи метaболiчноï активаци. Штами, що викоpи-стовуються, не синтезують п-стидин i пpи виживaннi у безп-стидиновому сеpедовищi муту-ють звоpотно у дикий His(+) штам. Ц pевеpсiï i e показником виникнення генних мутацм.
Водночас висловлюeться думка пpо те, що тест Еймса e доволi гpубим i мaлопpидaтним для тестування мутaгенностi, зокpемa фapмaкологiчних пpе-пapaтiв [8]. Як apгумент вису-вaeться висока бiологiчнa спе-цифiчнiсть мiкpооpгaнiзмiв-пpокapiотiв, що су^во усклад-нюe екстpaполяцiю отpимувa-них pезультaтiв на вищi оpгaнiз-ми, у т.ч. на людину [8, 10].
З нижчих еукapiотiв для pеe-
стpaцil генних мутaцiй викоpи-стовуються дpiжджi та iншi фи-би, aнaлiз яких наведено у pо-ботi [21].
Нaйбiльшa база даних з гено-токсичностi ксенобютиюв отpи-мана у дослiдaх на Drosophila melanogaster [1]. Пpичому до-мiнуючa кiлькiсть дослiджень (близько 800 pечовин) нале-жить до вивчення pецесивних, пов'язаних зi статтю пpямих ле-тальних мутацй значно менша (понад 100 хiмiчних сполук) i стосуeться визначення нуклео-тидноï послщовност хpомо-сомних улaмкiв i pеципpокних тpaнслокaцiй i/або втpaт хpо-мосом. Виявлено, що лише 41% з 60 pечовин, як шдукува-ли пов'язаш зi статтю pецесивнi летальш мутацп, викликали також тpaнслокaцiï.
Вивчення чутливостi до виникнення летальних мутацм та тpaнслокaцiй, втpaти хpомосом показало, що ïх поява залежить вiд дози мутагена, локатзаци та типу aлкiлуючого ефекту [22].
Пpинципово новим пiдходом до вивчення шдукованих ксе-нобiотикaми генних мутацш вважаються тест-системи з ви-коpистaнням тpaнсгенних тва-pин, до геному яких Ытефова-но тестеpнi гени.
Ниш сконстpуйовaно деюль-ка моделей. Змши у генах, якi виявляються за допомогою pе-стpикцiйного aнaлiзу, дозволяють оцiнювaти iндукцiю генних мутацм ксенобiотикaми in vivo. Понад 50 хiмiчних pечовин було дослщжено з викоpистaнням мультиоpгaнних моделей на мишaх/щуpaх "BigBlue TM" з мapкеpним геном "lae1" та на мишах Muta Mouse з мapкеp-ним геном "laeZ" [23].
Пеpевaгою дослщжень на моделях lae1, laeZ тpaнсгенних гpизунiв e можливiсть вивчення шиpокого спектpу мутaцiй у piзних оpгaнaх i тканинах шляхом визначення ДНК-послщов-ностей. Мутaцiйний спе^ за-
безпечуе додатковий доказ (за показником специфiчних мута-цiй) мутагенностi агента у ви-падках слабко! загально! реак-цi!, з одного боку, а з шшого — пояснюе мехашзм дi! (за показником специфiчних ушкоджень ДНК-посшдовностей).
На сьогоднi у зв'язку з нез-начною кiлькiстю таких дослщ-жень ще невiдомо, чи можуть неканцерогеннi речовини да-вати позитивы результати на трансгенних гризунах, що по-требуе подальшого вивчення.
Експерти МАВР та iншi авто-ри вважають, що використання трансгенних тварин як нового тдходу з розвитком трансгенних технолопй i здешевленням таких тест-об'ектв матиме ве-лике значення для вивчення генних мутацм та виявлення канцерогешв, тим бтьше, що вони дозволяють визначити тканинну та органну специфiч-нiсть !хньо! дi! [1, 8, 23].
Третя категорiя КСТ, видiлена експертами МАВР, розрахова-на на дослiдження змш (мута-цiй, аберацiй), якi можуть ви-кликати утворення канцеро-генних сполук у хромосомах.
Сучасш уявлення про мехашз-ми виникнення, класифка^я хромосомних аберацiй та !х iдентифiкацiя детально висвпле-ш у рiзних публiкацiях [8, 10, 14].
Пошкодження, якi виникають за дм канцерогенiв-мутагенiв на рiвнi хромосом, квалiфiку-ють як хромосомнi, на рiвнi хроматид — як хроматидш.
За характером ушкоджень розрiзняють структуры та чи-словi змiни хромосом.
Установлено, що структуры змши е результатом помилок репараци ДНК або !! реплiкацi!. Агенти, що викликають хромо-сомнi аберацi! (ушкодження), у сучаснiй лiтературi часто iме-нуються кластогенами.
Числовi змiни хромосом пов'язанi з помилками сегрега-цi! хромосом, втратою окремих
хромосом внаслщок пошкодження веретена подту кшти-ни. Хромосоми, що "затзнили-ся", та Тхнi фрагменти, якi не потрапипи у дочiрнi ядра, фор-мують мiкроядра (МЯ). Речовини, яю викпикають ушкодження веретена подiпу, дютали назву анеугенних, тобто таких, яю ш-дукують анеупподiю, що означав появу некратного гаплоТд-ному (тобто одинарному) набору хромосом.
Для виявлення хромосомних змш найчастше використову-ють метод мiкроскопiчного обпiку хромосомних аберацм у метафазних кпiтинах про^фе-руючих тканин, обпiку обмiну сестринських хроматид in vitro та in vivo, а також метод рев-страци МЯ переважно in vivo то-що [1, 10]. Застосування рутин-них та диференцiйних методiв фарбування метафазних ппа-стинок дозволяв ревструвати рiзнi хромосомнi пошкодження.
Бтьшють цитогенетичних мето^в використовувться давно, i Тх значимiсть для щентифи кацií мутагенiв та канцерогешв постмно обговорювться у ™те-ратурi [1, 8, 10, 14, 18].
Бiпьш детального розгляду за-спуговув тест на МЯ, який з часу першого застосування значно удосконалено i тепер вважавть-ся перспективним та знаходить широке застосування.
Мкроядра — це анапогiчнi кпiтинному ядру додатковi ма-пенькi хроматиновi ттьця у цитоппазмi неушкоджених кш-тин. Мехашзм появи МЯ поля-гав у тому, що мутагени шду-кують розриви хромосом з утворенням Т'хшх фрагментiв, якi в штерфазшй кпiтинi фор-мують самостiйнi дуже ма-пенькi ядра. МЯ можуть утво-рюватись також у результат спричиненого дiвю мутагена пошкодження веретена подту кштини, внаспiдок чого части-на хромосом не включавться до складу основного ядра кш-тини i формув додаткове ма-леньке ядро.
Серед цитогенетичних теств ттьки МЯ тест дозволяв анали зувати штерфазш пошкодження кпiтин, а не у перюд Тх подту, тобто оцшювати незворотнi пошкодження, що накопичуються i виявляються тсля мтозу.
Ще у 1920-х роках за чаав Радянського Союзу особлива увага придiпяпася поглиблено-му вивченню та розробцi МЯ тесту [14, 24-27].
На думку aBTopiB [14], низка переваг МЯ тесту над шшими цитогенетичними методами дае можливють бтьш коректно виявляти потенцмш канцеро-гени. Метод е техшчно прости шим i потребуе менше часу для одержання даних; дозво-ляе використовувати тварин, зaдiяних у звичайному токси-кологiчному дослд i може за-стосовуватися для виявлення ефекту паралельно у рiзних органах тих саме тварин. ^м того, МЯ тест дозволяе дифе-ренцiювaти дiю кластогешв i aнеугенiв. Остaннi е отрутою для "веретена подту", пошкодження якого мае значення не лише на стади шМацп, а й ак-тивaцiï та прогресiï. Важливи-ми перевагами е органоспеци-фiчнiсть та зaлежнiсть ефекту вщ дози.
Таким чином, з наведеного огляду можна бачити, що рiз-номаштш КСТ на генотоксич-нють залежно вiд того, якiй стади канцерогенезу вони вщпови дають, неспроможнi або до-зволяють з рiзним ступенем ви рогiдностi прогнозувати канце-рогеннiсть, aктивнiсть та меха-нiзми дiï ксенобiотикiв.
Слiд зазначити, що ниш серед фaхiвцiв домшуе думка про необхiднiсть використання ге-нотоксичних тестiв як обов'яз-кових компонентiв складних тест-систем або так званих "батарей" для щентифкацп та скриншгу кaнцерогенiв, що дае можливють прискорити та зде-шевити цi дослiдження.
З генотоксичних теств все бiльше застосування у ппешч-них дослiдженнях знаходить МЯ тест. ^м визначення му-тагешв у дослiдaх на твари-нах, МЯ тест використовуеть-ся у комплексних дослщжен-нях оцiнки стану здоров'я на-селення та стану навколиш-нього середовища i його не-безпеки для населення за по-казником сумарно!' мутагенно!' активност [28-30]. Зaрубiжнi автори застосовують цей тест також у молекуляршй епщем^ ологiï як бiомaркер ефекту у комплекс з iншими показни-ками при дослiдженнi груп ризику серед професшних контингент, що зазнають впли-ву рiзних рiвнiв кaнцерогенiв (ПАВ, БП, бензолу, б^умних випaрiв тощо) в умовах ви-робництва, а також серед на-селення забруднених терито-рм [18, 31, 32].
В yKpaÏHi МЯ-тест знайшов свое застосування у комплексi з шшими бiоiндикaцiйними по-казниками для визначення ток-сиколого-мутагенного впливу антропогенних чинниюв на екологiчний стан окремих те-риторiй та його оцшки з метою розробки зaходiв оздоровлен-ня [33].
Особливу увагу експерти МАВР придтяють розгляду му-тацм у специфiчних генах пухлин людей i експерименталь-них тварин для оцЫки Ïх як по-казника дiï кaнцерогенiв навко-лишнього середовища [1].
На сьогоднi вщомо, що у ге-номi не лише вiрусiв, а й шших живих оргaнiзмiв, у т.ч. ссав^в i людей, iснують певнi нуклеоти-днi послiдовностi, або так зваш протоонкогени, експресiя яких е достатньою для пiдтримки ракового фенотипу шщмова-них клiтин.
Активaцiя протоонкогенiв вщбуваеться внaслiдок мута-цiй, зокрема шдукованих канцерогенами, а ïхнi активоваш гомологи дiстaли назву онко-гешв.
Згiдно з сучасними уявлення-ми бшьшють пухлин розви-ваеться через низку послщов-них змiн генетичного та етге-нетичного характеру, що вклю-чае клональну селекцю, набут-тя геномноï нестaбiльностi та кттинну трaнсформaцiю.
Через гетерогеннiсть людсь-ко'|' популяцiï, яка значною ми рою визначае рiзномaнiтнiсть мутaцiй, для вивчення зв'язку рiзних типiв мутaцiй у пухли-нах з дiючими канцерогенни-ми агентами використовують-ся шбредш, генетично гомо-генш популяцiï експеримен-тальних тварин з вщомим ста-лим характером мутацм пев-них генiв.
Встановлено, що 80% онко-генiв, що мютяться у зразках препaрaтiв ДНК, отриманих iз пухлин експериментальних тварин i людей, становлять ге-ни, як за принципом близько-стi у точшй нуклеотиднiй посли довностi належать до амей-ства ras.
Дiя кaнцерогенiв може спричинити якiснi змши мута-цiй, спектр яких в^д^зняеться вiд того, що рееструеться у спонтанних пухлинах, i кшькю-ш, якi проявляються збiль-шенням або зменшенням ча-стоти фракцм пухлин з ras-мутaцiями.
Нинi типи та частота мутaцiй ras-генiв у "природних" пухлинах охарактеризовав з висо-ким ступенем прогнозування, що забезпечило базу для по-рiвняння ïх у пухлинах аналопч-ного типу, iндуковaних канцерогенами. ЗмЫа частоти фрак-цм пухлин з ras-мутaцiями, по-рiвняно з aнaлогiчними пухли-нами у тварин, що не пщдають-ся дм агента (контроль), вказуе на зв'язок ефекту з дiею фактора [34].
1нформа^я про наявнють н ших генiв (neu, raf, ret, P53, aps тощо) та ixrn мутaцiï у спонтанних i Ыдукованих пухлинах тварин надто обмежена, що, на думку експер^в, не дозволяе оцшити |'х придaтнiсть для н дикaцiï канцерогешв i потребуе подальших дослiджень [34].
Важливим пiдходом до оцш-ки канцерогенно!' небезпеки фaкторiв навколишнього середовища, причетних до вини-кнення пухлин, е дослщження специфiчних гешв та ïхнiх му-тaцiй у пухлинах людини. При розвитку раку у людини зaдiя-но багато гешв. Разом з тим, на цей час е незначна кшькють докaзiв вщносно мутaцiй, Ыду-кованих канцерогенними факторами довюлля, i стосуються вони переважно гешв ras, P53 для невелико[ кiлькостi титв раку людини.
На сьогоднi дослщження му-тaцiй у специфiчних генах пухлин людей i експериментальних тварин як метод щентифи кацп канцерогешв довкшля мають обмежене застосуван-ня. Це зумовлено, з одного боку, недостатнютю або вщсутш-стю бази даних про мутацп у пухлинах рiзних локaлiзaцiй у мишей, вщсутнютю таких даних для щурiв. З iншого боку, ще мало докaзiв зв'язку мута-цiй окремих гешв у пухлинах людей з дiею канцерогешв через складнють проведення таких дослщжень серед насе-лення внаслщок його генетич-ноï гетерогенностi та через дю на нього складного комплексу хiмiчних сполук.
Подальший розвиток досли джень потребуе виршення двох питань: створення бази даних про зв'язок титв мутацм з шдивщуальними iсторiями, включаючи детальну специфiч-ну iнформaцiю щодо дм факто-рiв; здiйснення широкомас-штабних молекулярних епще-мiологiчних дослщжень гешв i
)хшх мутaцiй, пов'язаних з раком, генноï чутливост тощо, якi характеризують популяцiю. Та-кi дослiдження можливi лише за наявност дешевих швидких методiв aнaлiзу мутaцiй i вима-гають iмплементaцiï прийнятих етичних пiдходiв.
Остaннiм часом у лiтерaтурi обговорюеться питання щодо можливост використання для детекцiï канцерогешв комплексу iмунологiчних покaзникiв, яю розглядаються, з одного боку, як ендогенний фактор високо-го ризику раку, а з iншого — як шдикатор забруднення довкш-ля канцерогенами [35, 36].
Дискутуеться також питання щодо застосування методiв визначення вшьнорадикаль-них процеав у поеднанш з по-казниками стану антиокси-дaнтноï системи оргaнiзму для щентифкацп та оцiнки небезпеки канцерогешв i мутагешв [37-39].
Отже, наведен дaнi свщчать, що пошук короткотермшових методiв виявлення канцероге-нiв i ix гiгiенiчноï оцiнки, альтер-нативних хрошчним дослiдaм, на сьогоднi продовжуе зали-шаеться актуальним.
Одним з пiдходiв у вирiшеннi цього питання, на нашу думку, можуть бути паралельш досш-дження в експеримент комплексу поеднаних покaзникiв стану рiзних захисних систем оргaнiзму (iмунологiчноï, анти-оксидaнтноï, неспецифiчноï резистентностi тощо) та про-явiв канцерогенезу (геното-ксичнi ушкодження, процеси пролiферaцiï i апоптозу, мор-фологiчнi еквiвaленти рiзних стaдiй канцерогенезу тощо), якi вщбуваються в оргaнiзмi одночасно.
Експериментальш дослщ-ження такого напрямку вже розпочато нами. Результати дослщжень будуть викладеш на сторЫках журналу з )х отри-манням.
Л1ТЕРАТУРА
1. McGregor D.B. The Use of Short — and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on Genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation / McGregor D.B., Rice J.M., Venitt S. — Lyon: IARC, 1999. — 536 p.
2. Shirai T. Medium-term bioas-says in rats for rapid detection of the carcinogenic potential of chemicals / T. Shirai, M. Hirose, N. Ito // The Use of Short- and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999. — P. 251-273.
3. Tsuda H. Short- and medium-term carcinogenicity tests: Simple initiation-promotion assay systems / H. Tsuda, C.B. Park., M.A. Moore // The Use of Short-and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999. — P. 203-251.
4. Williams G. Chemical carcinogen mechanisms of action and implications for testing methodology /
G. Williams // Exp. Toxicol. Pathol.
— 1996. — № 48. — P 101-111.
5. Genetically altered mouse models for identifying carcinogens / R.W. Tennant, S. Stasi-ewicz, I. Mennear et al. // The Use of Short- and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999.
— P. 123-151.
6. Schulte-Hermann R. Apopto-sis in the Liver and its role in he-patocarcinogenesis / R. Schulte-Hermann, W. Bursch, Low-Basel-lia // Cell. Biol. Toxicol. — 1997.
— V. 13. — P. 339-48.
7. Фильченков А.А. Современные представления о роли апоптоза в опухолевом росте и его значении для противоопухолевой терапии / А.А. Фильченков // Эксп. онкол. — 1998.
— Т. 20, № 3-4. — С. 259-270.
8. Дурнев А. Д., Середе-нин С. Б. Мутагены (скрининг и фармакологическая профилактика воздействий). — М.: Медицина, 1998. — 328 с.
9. Waters M.D. Short-term tests for defining mutagenic carcinogens / M.D. Waters,
H.F Stack, M.A. Jackson // The Use of Short and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999.
— P. 499-514.
10. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцероген-
ных химических веществ // Гигиенические критерии состояния окружающей среды № 51.
— Женева: ВОЗ, 1989. — 112 с.
11. Shuker D.E.G. DNA adducts in mammalian cells as indicators of exposure to carcinogens / D.E.G. Shuker // The Use of Short-and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999. — P. 287-309.
12. Современные представления о механизмах канцерогенеза / Н.П. Напалков, В.Н. Анисимов, П.Г. Князев и др. // Общая онкология. — 1989. — С. 28-52.
13. Гигиенические критерии состояния окружающей среды 155. Биомаркеры и оценка риска: концепции и принципы.
— Женева: ВОЗ, 1996. — 95 с.
14. Новый подход к диагностике мутагенных и канцерогенных свойств окружающей среды / Л.П. Сычева, В.С. Жур-ков, Ю.А. Рахманин и др. // Гииена. и сан. — 2003. — № 6.
— С. 87-91.
15. Hovhannisyan G. Evaiuation of cisplatin-DNA crosslinks formarion with UV-C application by alkaline comet-assay / G. Hovhannisyan, T.S. Harounyan, R.M. Azutyu-nyan // Эксп. онкол. — 2004. — Т. 2, № 3. — C. 240-242.
16. Buschini A. Comet essay and micronucleus jest in circulating erythrocytes of cyprinus carpio specimens exposed in situ to lake water treated with disinfectants for potabilization / A. Buschini // Mutat. Res. — 2004. — P. 119-29.
17. Brambilla. Failure of the standard battery of short-term tests in detecting some rodent and human genotoxic carcinogens / Brambilla // Toxicology. — 2004.
18. Sram R.J. Molecular Epidemiology Studies on Occupational and Environmental Exposure to Mutagens and Carcinogens, 1997-1999 / R. Sram, B. Binkova // Environ. Health Perspect. — 2000. — V. 103. — P. 57-70.
19. McGregor D. DNA damage and repair in mammalian cells in vitro and in vivo as indicators of exposure to carcinogens / D. McGregor, D. Anderson // The Use of Short- and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999.
— P. 309-355.
20.Quillardet P. Identification of carcinogenic substances by me-
ans of short-term tests in bacteria / P. Quillardet, D. McGregor // The Use of Short and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999. — P. 487-499.
21. Parry J.M. Use of tests in yeasts and fungi in the detection and evaluation of carcinogens / J.M. Parry // The Use of Short -and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999. — P. 471-487.
22. Vogel E.M. The results of assays in Drosophila as indicators of exposure to carcinogens / E.M. Vogel // Item. — P. 427-471.
23. Schmezer P. Induction of mutations in transgenic animal models: BigBlue TM and Muta Mouse / P. Schmezer, C. Eckert // Item. — 2000. — P. 355-367.
24. Саламатова О. Г. Исследование генотоксической активности нитрозодиэтиламина микроядерным методом в разных органах крыс / О. Салама-това, Л. Сычева // Гиг. и сан. — 1992. — № 3. — С. 72-73.
25. Органная специфичность цитогенетического действия 1,2-диметилгидразина / В.С. Жу-рков, Л.П. Сычева, О.Г Саламатова и др. // Гиг и сан. — 1993. — № 9. — С. 42-44.
26. Сычева Л.П. Применение микроядерных тестов для выявления мутагенов и канцерогенов / Л. Сычева, В. Журков // Вестник Рос. АМН. — 1997. — № 7. — С. 14-18.
27. Оценка мутагенной активности факторов окружающей среды в клетках разных органов млекопитающих микроядерным методом. — М.: Межведомственный науч. совет по экологии человека и гигиене окружающей среды РФ, 2001. — 21 с.
28. Рахманин Ю.А. Донозоло-гическая диагностика в проблеме окружающая середа — здоровье населения. (Методические рекомендации) / Рахманин Ю.А., Ревазова Ю.А. // Гиг и сан. — 2004. — № 6. — С. 3-5.
29. Применение морфофунк-циональных и цитогенетических исследований при анализе воздействия факторов окружающей среды / Н.Н. Беляева, Л.П. Сычева, М.А. Коваленко и др. — Гиг. и сан. — 2007. — № 5. — С. 63-65.
30. Эффективность биотестирования как экспрессного метода оценки опасности загрязнения окружающей среды
для здоровья человека / К.П. Селянкина, Е.А. Борзуно-ва, С.П. Сайченко и др. // Гиг. и сан. — 2007. — № 3. — С. 30-32.
31. Mechanisms of carcinogenesis: contributions of molecular epidemiology / P. Buffler (ed.) (IARC Scientific Publica-tioncs № 157). — Lyon: IARC,
2004. — 450 p.
32. Efects of environmental benzene: micronucleus frequencies and haemotological values in traffic police working in an urban area / F. Maffei, P. Hrelia, S. Angelini et al. // Mutat. Res. Genet. Toxicol. and Environ. Mutagen. —
2005. — V. 583, № 1. — P. 1-11.
33. Обстеження та районуван-ня територи за ступенем впливу антропогенних чинниюв на стан об'ек^в довюлля з використан-ням цитогенетичних методiв. (Методичш рекомендаций — Дыпропетровськ: НГУ: МЫ. осви ти i науки Украши, 2007. — 25 с.
34. Mutations in ras genes in experimental tumours of rodents / R.C. Sills, G.A. Boorman, J.E. Neal et al. // The Use of Short- and Medium-term Tests for Carcinogens and Data on genetic Effects in carcinogenic Hazard Evaluation. — 1999. — P. 55-87.
35. Risk Assessment in Immu-notoxicologi / M.I. Juster, C. Portier, G. Pait et al. // Fundam. and Appl. Toxicol. — 1992. — V. 18. — P. 2-200.
36. Monceviciute-Eringiene E. Disturbances of immunohome-ostasis as endogenous risk factors of cancer and other diseases and indicators of environmental contamination / Monceviciute-Eringiene E. // Vezio profilaktikos problemos. — Lietuvos mokslas, 2001. — P. 88-122.
37. Campanella L. Analytical chemical considerations on tumor genesis / L. Campanella // Экспер. онкология. — 2007. — № 23. — С. 76-77.
38. Разработка подходов к использованию показателей ок-сидантного равновесия организма для оценки рисков здоровью от загрязнений атмосферного воздуха / Л.В. Хри-пач, Т.Д. Князева, Н.С. Сквор-цова и др. // Гиг и сан. — 2006.
— № 5. — С. 37-41.
39. Griciute L. Review of research on cancer prevention at the Institute of Oncology, Vilnius University / L. Griciute, S. Uleckiene // Acta medica Lituanica. — 2007.
— V. 14, № 3. — P. 146-148.
Надйшло до редакцп 02.10.08.
I*
A QUESTION ON THE FORMING OF DNA-CONTENT VIRUSES MATURE STATE IN MALIGNANT TUMORS
Jagofarova M.G., Evtushenko A.I., Balenko N.V.
К ВОПРОСУ ОБРАЗОВАНИЯ ЗРЕЛОЙ ФОРМЫ
ДНК-СОДЕРЖАЩИХ ВИРУСОВ В ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЯХ
огласно современным представлениям рак — это полиэтиологическое заболевание [1]. Твердо установлено, что злокачественные опухоли могут вызываться химическими, физическими и биологическими агентами. К числу последних относятся также опухоле-родные вирусы.
Сторонники вирусной теории считают, что вирусы ассоциированы этиологически с развитием большинства опухолей [2].
На сегодня доказано, что действительно ряд опухолей как у животных, так и у человека связан с действием вируса [1]. Среди вирусов опухолей человека идентифицированы ДНК-содержащие вирусы из группы паповавирусов — вирусы папилломы и кондиломы слизистых оболочек ано-генитальной области, вирусы рака шейки матки, рака влагалища и penis; ДНК-содержащий вирус Эп-штейна-Барра из группы гер-песвирусов, ассоциированный с лимфомой Беркитта, неходж-кинскими лимфомами, болезнью Ходжкинса и раком носоглотки; вирусы гепатитов человека — ДНК-содержащий вирус гепатита В и РНК-содержа-щий вирус гепатита С, которые могут вызывать опухоли печени.
К РНК-содержащим вирусам (ретровирусам) человека относятся Т-клеточный лимфо-тропный вирус человека, связанный с возникновением лейкозов, лимфом; два типа вирусов иммунодефицита человека (ВИЧ-1; ВИЧ-2), связанные с синдромом приобретенного иммунодефицита и развитием саркомы Капоши, неходжкин-ских лимфом.
Вопрос о возможной связи вирусов с развитием других форм и локализаций опухолей до сих пор остается невыясненным.
В качестве одного из аргументов невирусной этиологии
ЯГОФАРОВА М.Г., ЕВТУШЕНКО А.И., БАЛЕНКО Н.В.
Государственное учреждение "Институт гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева АМН Украины", г Киев
ДО ПИТАННЯ УТВОРЕННЯ ЗР1ЛО1 ФОРМИ ДНК-ВМ1СНИХ В1РУС1В У ЗЛОЯК1СНИХ НОВОУТВОРЕННЯХ Ягофарова М.Г., Евтушенко А.1., Баленко Н.В. Висловлюеться ппотеза щодо ролi ДНК-вмюних repnecBipyciB у розвитку злояюсних пухлин людини. Висунуто припущення, що в'руси можна видлити i3 пухлин за умов, коли вони утворюють продуктивну форму i залишають пухлиннi кл'тини. На думку авторiв, продуктивнi форми гeрпeсвiрусiв утворюються у злоякюних пухлинах за таких умов: у живому органiзмi онкохворих у клтинах поверхневих шарiв eпiтeлiальних пухлин, що закономiрно гинуть (апоптоз), /або у кл 'тинах eпiтeлiальних та нeeпiтeлiальних пухлин, що гинуть внасл'щок смeртi онколопчного хворого. Наведено результати особистих досл'1джень та данi лтератури, що п'щтверджують ц припущення.
