В настоящее время доказано, что распространение химикатов в окружающей среде приводит к формированию дефектов ДНК и повреждениям хромосом [1; 3; 4; 6]. Многочисленные исследования недавних лет показали, что химические мутагены на несколько порядков превышают активность радиации, часто обладают значительно более специфическим и более тонким действием на клетку [7].
Вместе с этим отдельную опасность представляют изначально немутагенные химические вещества, которые, включаясь в метаболизм организма, превращаются в потенциальные мутагены. Другие трудности связаны с поглощением, распределением по разным системам органов и выделением или, если выделение невозможно, накоплением этих веществ [5].
Список известных химических мутагенов насчитывает десятки веществ, классифицируемых по числу главных функциональных центров, и десятки в расчете на их производные. Вместе с тем накапливаются новые сведения о тонких механизмах действия мутагенов, поэтому систематика их, основанная на особенностях химического строения, взаимодействия с генетическим материалом, своеобразия биологического эффекта, представляет определенные трудности [5].
Вредное генетическое действие химических препаратов очень трудно выявить - попытки оценить генетическую опасность химических веществ, находящихся в окружающей среде, наталкиваются на очень серьезные трудности.
Идеи устойчивого развития, которые в настоящее время активно обсуждаются всем мировым сообществом, непосредственным образом затрагивают развивающиеся страны, в том числе и Йемен, в которых уровень экономического развития существенно отстает от уровня развитых стран, а поэтому естественно стремление его поднять, сохранив при этом природную среду для будущих поколений. Развивающиеся страны оказались в наиболее сложной ситуации. Так как в них идет развитие промышленного производства и, следовательно, возрастает нагрузка на окружающую среду, усиливается глобализация антропогенного влияния. Одним из таких предприятий в Республике Йемен является завод, производящий пластмассу.
Пластмассы производят в основном путем полимеризации или поликонденсации синтетических смол. При большом разнообразии используемых химических веществ, количества технологических процессов производство пластмасс и синтетических материалов имеет общие элементы, которые влияют на окружающую среду, условия труда и здоровья человека. Сырье, то есть специальные полимерные смолы, производится в условиях вакуума, иногда под давлением и при нагревании. В этой стадии технологического процесса возможно выделение токсичных паров и газов (фенола, формальдегида, стирола, фталевого ангидрида, хлористого ванилина и многих других) при сопровождении тепловых выбросов. Кроме смол, в состав пластмасс входят некоторые вспомогательные материалы, а именно пластификаторы, стабилизаторы и другие. Многие из них имеют токсические свойства. Изготовление пластмасс и других синтетических материалов из этих порошков сопровождается выделением в воздух пыли, газов, теплоты, появляются электрические и электромагнитные поля. Все перечисленные факторы негативно влияют на генетический аппарат человека. Комплексного исследования по оценке уровня хромосомных аберраций на вредных производствах для Республики Йемен не проводилось. В литературе отсутствуют сведения о каких-либо результатах цитогенетического мониторинга генотоксических эффектов для населения крупного промышленного региона.
В этой связи целью настоящего исследования явилась оценка уровня спонтанного мутагенеза у работников завода по производству пластика г. Таиз Йеменской Республики.
Материалы и методы
Проведено цитогенетическое обследование группы рабочих завода по производству пластика г. Таиз Йеменской Республики и людей, проживающих в ближайших населенных пунктах в радиусе одного километра от завода.
Состояние здоровья оценивали устным анкетированием обследуемых в сочетании с анализом индивидуальных медицинских карт. Одновременно учитывали наличие вредных привычек (курение). Все обследуемые к моменту сбора материала были практически здоровы, не принимали лекарственных препаратов и в течение 3 месяцев до начала исследования не подвергались рентгенологическим обследованиям.
Всего было обследовано 70 человек, из них 40 женщин и 30 мужчин. Возраст обследованных варьировал в пределах 18-64 лет при среднем значении - 35 лет.
Материалом для исследования являлась цельная периферическая кровь, которую забирали у доноров в асептических условиях, с немедленным помещением в гепаринизированный флакон (разведение 1:10). Посев культур проводили в течение суток после взятия материала.
Для анализа хромосом осуществляли подготовку препаратов с использованием стандартного полумикрометода культивирования лимфоцитов [3].
Культивирование клеток крови осуществляли по стандартному полумикрометоду [8]. Питательную смесь готовили из расчета: среда RPMI-1640 (4 мл), сыворотка крупного рогатого скота (1 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 ч. За 2 часа до фиксации в 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%-ным красителем Гимза (Merk) и анализировали под микроскопом Axioskop 2 plus (Carl Zeiss).
Фиксацию материала проводили в 3 сменах охлажденного этанол-уксусного фиксатора (3:1). Клеточную суспензию раскапывали на химически чистые охлажденные, смоченные водой предметные стекла. Препараты сушили над пламенем спиртовки, шифровали и окрашивали 2%-ным раствором красителя Гимзы.
Для учета хромосомных аберраций (ХА) у каждого индивида проанализировано по 100 метафаз. Регистрировали аберрации хромосомного и хpоматидного типов в соответствии с общепринятыми требованиями [2]. Пpобелы в анализ не включали. Уровень ХА определяли путем подсчета частоты метафаз c аберрациями хромосом (в процентах от изученного числа клеток).
Учет хромосомных аберраций проводили согласно общепринятым требованиям [2]. Для оценки цитогенетических эффектов определяли общее количество аберраций и их качественный спектр на 100 проанализированных метафаз от каждого донора.
Всего проанализировано 7000 клеток (3000 мужчин, 4000 женщин).
Статистическую обработку фактического материала проводили с использованием программы STATISTICA 6.0.
Результаты и обсуждение
В первую очередь было проведено обследование лиц, работающих на заводе по производству пластика в г. Таиз ЙР, без сегрегации по полу с целью анализа общего уровня мутагенеза на предприятии. Оценивались как основные, так и вспомогательные цитогенетические показатели по мутагенезу. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика цитогенетических показателей выборки завода по производству пластика (на 100 клеток)
|
Цитогенетический показатель |
Всего (N=70) |
Мужчины (N=30) I |
Женщины (N=40) II |
t (p) I-II |
F (p) I-II |
|
M±m |
M±m |
M±m |
|||
|
Количество аберрантных клеток |
3,30±0,40 |
3,57±0,73 |
3,10±0,44 |
0,51(0,61) |
2,05(0,04) |
|
Частота аберраций |
3,39±0,42 |
3,63±0,75 |
3,20±0,48 |
0,51(0,61) |
1,83(0,08) |
|
Частота одиночных фрагментов |
2,46±0,33 |
2,60±0,58 |
2,35±0,39 |
0,37(0,71) |
1,67(0,14) |
|
Частота хроматидных обменов |
0,13±0,07 |
0,24±0,15 |
0,05±0,03 |
1,42(0,61) |
3,06(0,01) |
|
Частота парных фрагментов |
0,79±0,14 |
0,80±0,27 |
0,78±0,15 |
0,09(0,93) |
2,56(0,01) |
|
Частота хромосомных обменов |
0,09±0,03 |
0,13±0,06 |
0,05±0,03 |
1,23(0,22) |
2,45(0,01) |
|
Частота разрывов |
3,46±0,42 |
3,70±0,75 |
3,28±0,49 |
0,49(0,62) |
1,79(0,09) |
|
Частота поврежденных хромосом |
3,44±0,42 |
3,67±0,73 |
3,28±0,49 |
0,46(0,65) |
1,69(0,12) |
M - средняя арифметическая;
m - ошибка среднего;
* - различия статистически достоверны при p< 0,05.
Анализ цитогенетических показателей всей выборки показал, что средняя частота аберраций на 100 клеток составила 3,39±0,42%. Количество поврежденных хромосом составило 3,44±0,42%, разрывов - 3,46±0,42%. Основным типом аберраций при этом были одиночные фрагменты (2,36±0,26%), они встречались в три раза чаще парных (0,79±0,14%). Хроматидные и хромосомные обмены в данной выборке встречались в 0,13±0,07% случаях и 0,09±0,03% соответственно.
Дицентрические хромосомы без парных фрагментов встречались с частотой 0,04 на 100 клеток, что может говорить о хронизации мутагенных эффектов в соматических клетках работников вредного производства.
Полученные данные по частоте аберрантных клеток и количеству всех аберраций указывают, что в подавляющем большинстве аберрантных клеток имелось по 3 аберрации.
Сравнительный анализ полученных цитогенетических показателей, при разделении по полу, статистически значимых различий между средними величинами ни по одному из признаков не выявил. Были обнаружены статистически значимые различия в показателях дисперсии по некоторым признакам (таблица 1).
Сравнительный анализ между группами курящих и некурящих мужчин и женщин во всей выборке (таблица 2) показал достоверные различия между количеством аберраций на 100 клеток, частотой поврежденных хромосом, разрывами, и структурой ХА - одиночными фрагментами.
Таблица 2 - Сравнительная оценка между группами курящих и некурящих мужчин и женщин в выборке завода по производству пластика г. Таиз Йеменской Республики
|
Цитогенетический показатель |
Сравнение курящих и не курящих |
|
|
t (p) |
F (p) |
|
|
Частота аберраций |
2,36 (0,02) * |
3,84 (0,01)* |
|
Частота одиночных фрагментов |
2,27 (0,03) * |
5,13 (0,01)* |
|
Частота хроматидных обменов |
1,42 (0,16) |
13,06 (0,01) |
|
Частота парных фрагментов |
1,11 (0,27) |
2,72 (0,01) |
|
Частота хромосомных обменов |
1,23 (0,22) |
2,45 (0,01) |
|
Частота разрывов |
2,34 (0,02) * |
3,59 (0,01)* |
|
Частота поврежденных хромосом |
2,33 (0,02) * |
3,44 (0,01)* |
M - средняя арифметическая;
* - различия статистически достоверны при p< 0,05.
Среди мужчин 70,0% было курящих, среди женщин - 22,5% от всей выборки.
Выводы
1. Частота аберраций на 100 клеток у работников производства составила 3,39±0,42% и превышала в три раза показатели контрольной выборки.
2. Уровень структурных аберраций хромосом в профессиональных контингентах не зависит от пола и возраста.
3. В исследуемой группе общее увеличение частоты аберраций достигается за счет одиночных фрагментов.
4. Дицентрические хромосомы без парных фрагментов встречались с частотой 0,04 на 100 клеток, что может говорить о хронизации мутагенных эффектов в соматических клетках работающих во вредных цехах производства.
5. Курение является фактором слабой модификации частоты аберраций в условиях изученного производства. Фактор курения оказывал влияние на увеличение числа ХА обследуемых лиц на заводе по производству пластика.
Выполнено по ГК № 16.740.11.0745 от 21.10.2010.
Рецензенты:
Полоников Алексей Валерьевич, д.м.н., профессор, кафедра биологии, медицинской генетики и экологии, Курский государственный медицинский университет, г. Курск.
Солодилова Мария Андреевна, д.б.н., профессор, кафедра биологии, медицинской генетики и экологии, Курский государственный медицинский университет, г. Курск.