Митотоксическое и генотоксическое действие донных отложений на примере малых рек Оренбургской области

раза, бария в 2,9 раза, аммиака в 4,2 раза, нитритов в 1,4 раза, нитратов в 3,9 раза, сульфатов в 1,4 раза, окисляе-мости в 1,2 раза.

Оценка величины антропогенной нагрузки на организм детей, определенная концентрация загрязнения атмосферного воздуха, почвы и воды на исследуемых территориях свидетельствуют о том, что суммарное воздействие комплекса загрязнителей на детское население на урбанизированной территории (в среднем по трем промышленным городам) в 2,4 раза выше, чем в сельской местности.

При проведении корреляционного анализа была установлена зависимость между линейными размерами селезенки и повышением К воздуха (г = 0,81), К воды (г = 0,64), К почвь/ГТ = 0,53), К (г =

, что свидетельствует о ведущей роли в снижении числа здоровых детей загрязнения атмосферного воздуха. Также установлена достоверная корреляционная связь между Ккомпл и визуализацией дополнительной селезенки

Заключение

Установлено, что линейные размеры селезенки по данным ультразвукового исследования у детей, проживающих на урбанизированных территориях, больше, чем у детей сельских районов. Достоверное увеличение размеров отмечается в группе детей 2—5 лет. В возрасте от 2 до 4 лет у детей, проживающих на урбанизированных территориях, по сравнению с сельскими достоверно чаще визуализируется дополнительная селезенка. На урбанизированных территориях было выявлено превыше-

ние ПДК: диоксида азота, пыли, бензапирена, фенола, сероводорода в атмосферном воздухе; подвижных форм никеля, меди, цинка в почве; кобальта, никеля, поверхностно-активных веществ и нефтепродуктов в питьевой воде, снижение эссенциальных микроэлементов.

Выявленные эхографические изменения в периферическом органе иммунной системы у детей, проживающих на урбанизированной территории, можно расценить как адаптационные на воздействие факторов окружающей среды на популяционном уровне. По классификации академика Ю. Е. Вельтищева, состояние этих детей можно отнести к третьей клинической форме экопатологии — хроническая ксеногенная интоксикация, несмотря на то что у них нет манифестации клинических симптомов и изменений в лабораторных показателях.

Литер атур а

1. Боев В. М. // Гиг. и сан. — 2009. — № 4. — С. 4—9.

2. Внутренние болезни по Тинсли Р Харрисону / Под ред. Э. Фаучи и др.: Пер. с англ. — М.: Практика—Мак—Гроу— Хилл (совместное издание), 2002. — Т. 1—2.

3. Клиническое руководство по ультразвуковой диагностике в педиатрии / Под ред. М. И. Пыкова, К. В. Ватолина. — М.: Видар, 1998.

4. Сетко А. Г., Боев В. М. // Гиг. и сан. — 2006. — № 1. — С. 20—22.

5. Экология человека на урбанизированных и сельских территориях / Верещагин Н. Н., Боев В. М., Быстрых В. В. и др. — Оренбург, 2003.

6. Stylianos D. Megremis, Loannis G. Vlachonikolis, Amalia M. Tsilimigaki // Radiology. — 2004. — N 2. — P. 129—134.

Поступила 21.11.11

© Г. Ф. КОЛЬЧУГИНА, 2012 УДК 614.777:627.157]-07:575.083

Г. Ф. Кольчугина

МИТОТОКСИЧЕСКОЕ И ГЕНОТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИИ НА ПРИМЕРЕ МАЛЫХ РЕК ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБОУ ВПО Оренбургская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития РФ

Цель исследования — оценка генотоксической и митотоксической активности донных отложений малых рек Блявы и Кураганки Оренбургской области с помощью ана-телофазного метода. Результаты показали снижение мито- и генотоксической активности донных отложений за период 2007—2010 гг.

Ключевые слова: генотоксичность, митотоксичность, донные отложения, водная вытяжка, хромосомные аберрации

G. F. Kolchugina — MITOTOXIC AND GENOTOXIC EFFECT OF SEDIMENT ON THE EXAMPLE OF THE SMALL RIVERS OF THE ORENBURG REGION

The State Education Institution of Higher professional education "The Orenburg State Medical Academy of Federal Agency in Public Health and Social Development"

The Purpose — an estimation mitotoxic and genotoxic activities of sediments from small Blyava and Kuraganka rivers (Orenburg region) with the use of ana- telophase method. The results have shown the reduction in mitotoxic and genotoxic activities of the sediments over the 2007-2010 period

Key words: genotoxicity, mitotoxicity, sediment, water extraction, chromosome abberrations

Введение

Потенциальная опасность токсического и мутагенного (генотоксического) воздействия на людей становится

Кольчугина Г. Ф. — ассист., заочный аспирант каф. биологии (kolchuginagf@mail.ru).

все более реальной для индустриальных районов, где источники питьевой воды сильно загрязнены сточными водами промышленных предприятий [4]. С целью определения реальности такой опасности, выработки соответствующих прогнозов и тактики работ по улучшению состояния окружающей среды во многих странах планируются и проводятся регулярные исследования по трем

37

[гиена и санитария 3/2012

Таблица

Оценка митотоксической активности ДО рек Блявы и Кураганки, отобранных в 2007 и 2010 гг.

Номер MI, % Разница с контролем, % Выраженность митотоксической активности, баллы

2007 г. 2010 г. 2007 г. 2010 г. 2007 г. 2010 г.

Контроль 20,58±0,53 15,88±0,65

1 12,88±2,27* 18,56±0,71* 7,80* -2,68* Больше 10 5—10

сильный МУЭ средний МСЭ

2 15,84±1,35* 17,76±0,44* 4,84* -1,88* То же То же

3 9,88±1,37 2,64±0,23 10,80 13,24 0 0

отсутствует отсутствует

4 9,76±0,46 0,64±0,19 10,92 15,24 То же То же

5 4,56±0,35 13,56±0,76* 16,12 2,32* " " 5—10

средний МСЭ

6 9,92±3,18* 0,16±0,07 10,76* 15,72 Больше 10 0

сильный МУЭ отсутствует

7 12,28±2,47* 14,8±0,95 8,40* 1,08 То же То же

8 3,52±0,17 18,08±0,65* 17,16 -2,20* 0 5—10

отсутствует средний МСЭ

9 7,92±1,31 25,16±0,84 12,76 -9,28 То же 0

отсутствует

10 12,6±0,32 6,56±0,28 8,08 9,32 " " То же

Примечание. Здесь и в табл. 2: * — различие между контролем и опытом достоверно при p < 0,05.

направлениям: 1) тестирование токсической, мутагенной и канцерогенной активности физических факторов, химических препаратов и биологических агентов, имеющих широкое распространение в природе; 2) слежение за уровнем и спектром заболеваемости в различных группах населения, проживающего в условиях разной степени загрязнения среды обитания; 3) определение ве-

личины генетического груза в популяциях людей с попыткой оценить уровень и динамику частоты вновь возникающих мутаций [3]. При тестировании мутагенной активности физического фактора разными исследователями используются разные тест-системы — от бактерий до млекопитающих [6, 10].

Целью исследования явилась оценка генотоксической и митотоксической активности донных отложений (ДО) малых рек Блявы и Кураганки Оренбургской области с помощью анализа митотического индекса (МИ) и ана-телофазного метода учета хромосомных аберраций [7].

Материалы и методы

Митотоксическая активность включает в себя способность индуцировать изменения величины МИ и индексов фаз митоза (ФИ), а также нарушения подвижности хромосом на веретене деления (НВ) [1]. Анализировались давленые препараты кончиков корешка лука, обработанные дистиллированной водой (контрольный вариант) и водной вытяжкой ДО (ВВДО) исследуемых станций (опытный вариант) в пяти повторностях. Определялись митотический, профазный, метафазный и ана-телофазный индексы и в зависимости от качественного и количественного изменения МИ, ФИ и НВ оценивалась выраженность митотоксического эффекта по системе, предложенной А. Н. Фомичевой [9].

Ана-телофазный метод позволяет выявить немного типов аберраций, но его чувствительность вполне достаточна для заключения "му-тагенен или немутагенен" фактор. Учитывались ана-телофазы на всем препарате и рассчитывалась частота хромосомных аберраций [9]. Для оценки мутагенной активности ДО использовался такой показатель, как выраженность мутагенной активности (ВМА) [8].

ДО отбирались на 10 станциях рек Блявы, Кураган-ки, Сакмары Оренбургской области в районе Медно-горска и Кувандыка в 2007 и 2010 гг.

Оценка генотоксической активности ДО рек Блявы и Кураганки, отобранных в 2007 и 2010 гг.

Таблица 2

Номер станции Частота хромосомных аберраций, % Превышение контроля, % ВМА, балл

2007 г. 2010 г. 2007 г. 2010 г. 2007 г. 2010 г.

Контроль 3,05±2,01 4,45±2,01

1 16,66±3,83* 11,30±0,83* 13,10* 6,85* 2 средняя 1 слабая

2 22,68±5,94* 2,42±1,00 19,63* 0 То же 0 отсутствует

3 7,73±2,65 20,71±5,85* 4,68 16,26* 0 отсутствует 2 средняя

4 10,9±1,73* Нет клеток в анафазе 7,85* - 1 слабая 0 отсутствует

5 Нет клеток в анафазе 6,12±2,02 - 1,67 0 отсутствует То же

6 7,33±4,52 Нет клеток в 4,28 - То же " "

анафазе

7 24,17±3,30 12,78±2,73* 21,12 8,33* " " 1 слабая

8 Нет клеток в 10,79±1,70* - 6,34* " " То же

анафазе

9 15,97±4,23* 4,14±2,54 12,92* 0 2 средняя 0 отсутствует

10 13,97±2,98* 6,50±4,15 10,92* 2,05 То же То же

Примечание. Прочерк — нет данных.

38--------------------------

%

Рис. 1. Влияние ВВДО рек Блявы и Кураганки на соотношение фазных индексов в меристеме Allium cepa (2007).

Здесь и на рис. 2: ПИ — профазный индекс; МИ — метафазный индекс; А-ТИ — ана-телофазный индекс; * — различие между контролем и опытом достоверно приp < 0,05.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований показали, что в 2007 г. ДО исследуемых рек обладали большей генотоксической активностью. Митотоксическая активность характерна для проб ДО, отобранных на всех станциях и в 2007, и в 2010 гг., однако в 2010 г. на некоторых станциях изменился спектр митотоксикантов, что проявилось в увеличении МИ (табл. 1, 2).

При анализе действия ВВДО всех станций, отобранных в 2007 г., на клетки Allium cepa отмечался митозугнетающий эффект (МУЭ). Митотоксическим действием достоверно обладали ДО 40% станций. Максимальная выраженность МУЭ была отмечена на станции № 6 (приток р. Блявы в черте Медногорска) и соответствует "сильному МУЭ" (больше 10 баллов). Снижение МИ в меристеме свидетельствует о том, что ВВДО р. Блявы вызывают или уменьшение количества делящихся клеток за счет выхода из митотического цикла, или замедление образования новых клеток за счет удлинения митотического цикла [5].

Мутагенным действием характеризовались ДО проб 62,5% станций, отобранных в 2007 г. Максимальное превышение мутагенного эффекта наблюдалось при действии на клетки Allium cepa ВВДО проб, отобранных на станции № 7 (р. Блява ниже Медногорского медносерного комбината). Однако достоверных различий с контролем для данной станции не установлено.

При воздействии на клетки Allium cepa ВВДО проб, отобранных в 2010 г., отмечался достоверный МУЭ (10% станций) и митозстимулирующий эффект (МСЭ) (30% станций). Выраженность митозстимулирующей активности не превышает уровня " среднего МСЭ" (5—10 баллов). Увеличение МИ может быть обусловлено повышением пролиферативного пула меристемы за счет увеличения количества клеток, вступающих в митоз, или ускоренным прохождением клетками митотического цикла [2].

Мутагенным действием характеризовались ДО проб 50% станций, отобранных в 2010 г. Максимальное превышение мутагенного эффекта наблюдалось при действии на клетки Allium cepa ВВДО проб, отобранных на станции № 3 (р. Сакмара в точке отбора ниже впадения р. Кураганки). ВМА соответствует среднему мутагенному эффекту и составила 2 балла.

%

Рис. 2. Влияние ВВДО рек Блявы и Кураганки на соотношение фазных индексов в меристеме Allium cepa (2010).

Анализ относительной длительности фаз митоза позволяет отметить, что снижение пролиферативной активности меристемы для проб, отобранных в 2007 г., в 100% случаев обусловлено задержкой на стадии профазы (рис. 1). Задержка митоза на стадии профазы часто наблюдается при нарушении процессов редупликации хромосом [1]. Причинами замедления прохождения профазы могут быть также изменение надмолекулярной структуры ДНК, повреждение кариолеммы. Снижение МИ клеток Allium cepa при воздействии ВВДО проб, отобранных в 2010 г. на станции № 5 (приток р. Блявы в черте Медногорска), возможно, связано с задержкой прохождения клетками стадии ана-телофазы (рис. 2), что можно объяснить изменением подвижности хромосом и задержкой цитокинеза [1, 5].

Таким образом, нарушения индексов митоза, возникающие при воздействии ВВДО на меристему Allium cepa, позволяют заключить, что спектр митотоксикан-тов различается на разных станциях и меняется во времени. Наблюдаемые изменения митотоксической и генотоксической активности ДО малых рек в период 2007—2010 гг. можно объяснить, вероятно, изменением спектра митотоксикантов и снижением концентрации генотоксикантов в ДО в результате уменьшения их выброса в реки либо снижения процессов аккумуляции загрязняющих веществ в грунтах.

Литер атур а

1. Алов И. А. Цитофизиология и патология митоза. — М.: Медицина, 1972.

2. БалодисВ. А. // Цитология. — 1974. — № 1. — С. 1371—1383.

3. Генетические последствия загрязнения окружающей среды / Ба-риляк И. Р. и др. — Киев: Наук. думка, 1989.

4. Дубинин Н. П., Пашин Ю. В. Мутагенез и окружающая среда. — М.: Наука, 1978.

5. Иванов В. Б. Клеточные основы роста растений. — М.: Наука, 1971.

6. Лекявичус Р. К. Химический мутагенез и загрязнение окружающей среды. — Вильнюс: Мокслас, 1983.

7. Прохорова И. М., Ковалева М. И., Фомичева А. Н. Генетическая токсикология: лабораторный практикум. — Ярославль: ЯрГУ 2005. — С. 71—92.

8. Прохорова И. М. и др. // Биология внутренних вод. — 2008. — № 2, прил. — С. 17—23.

9. Фомичева А. Н. Пространственно-временная динамика генотоксической активности воды малой реки в условиях многофакторной антропогенной нагрузки (на примере р. Которосль): Автореф. дис. ... канд. биол. наук. — Астрахань, 2004.

10. Glatz B. A., Chriswell C. D., Arguella V. D. // Am. Water Works Assoc. — 1978. — Vol. 70. — P. 465—468.

Поступила 21.11.11

39