Биотестирование степени загрязнения водных экосистем геноток-сикантами как показатель опасности водной среды для генетического здоровья населения

ИЮНЬ №6

21

БИОТЕСТИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ГЕНОТОКСИКАНТАМИ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ОПАСНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

Т.Н. Соловых, Л.В. Голинская, Н.В. Винокурова

BIOLOGICAL TESTING OF THE DEGREE OF CONTAMINATION OF AQUATIC ECOSYSTEMS AS AN INDICATOR OF GENOTOXICANTS DANGEROUS AQUATIC FOR THE GENETIC HEALTH OF THE POPULATION

G.N. Solovih, L.V. Golinskaya, N.V. Vinokurova

ГБОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Представлены результаты биотестирования донных отложений водных экосистем Оренбургской области во временной динамике.

Ключевые слова: генотоксичность, биотестирование, водная вытяжка донных отложений. Presents the results of biological testing of sediments of aquatic ecosystems of the Orenburg region over time. Keywords: genotoxicity, biological testing, aqueous extract of sediments.

Одной из глобальной проблем современности является загрязнение окружающей среды, в результате которого происходит деградация биосферы. Поллютанты перераспределяются между отдельными компонентами экосистемы, аккумулируются в донных отложениях (ДО) [1, 5]. Накопление загрязняющих веществ в ДО является одной из причин временного выведения их из круговорота и самоочищения водной среды, но загрязнение экосистемы при этом сохраняется, а при определенных условиях ДО могут выступать в роли источника вторичного загрязнения.

Генотоксиканты — поллютанты, способные нарушать генетические структуры и процессы, приводящие к увеличению частоты наследственных и онкологических заболеваний, врождённых пороков развития, снижению иммунитета и преждевременному старению организма, что может приводить к серьёзным негативным последствиям, вплоть до вырождения и вымирания видов [2, 6]. Однако в настоящее время особенности динамики генотоксической ситуации в малых реках, подвергающихся антропогенному прессу, в том числе и воздействию генотоксикантов, изучены недостаточно, хотя они являются начальным звеном формирования водных ресурсов страны и определяют состояние средних и крупных рек, водоёмов и ресурсов подземных вод, играют важную хозяйственную и рекреационно-оздоровительную роль, на их берегах проживает большая часть населения.

Оценка генотоксической активности ДО проводилась в два года исследования (2004 и 2007 гг.): в Западном регионе на трех станциях, в Центральном на 6 станциях, что и позволило провести оценку МА во временном аспекте. Для анализа использовалась водная вытяжка ДО. Оценка генотоксической активности донных отложений осуществлялась с использованием двух токсикогенетических методов. Такое сочетание методов позволяет выявить широкий спектр генетических нарушений и снизить вероятность ложноотрицатель-ного результата, регистрировать различные типы нарушений наследственного материала: генные, геномные и хромосомные мутации. Для сравнения результатов, полученных в тестах, использовался такой показатель, как «выраженность мутагенной активности» (ВМА). В зависимости от выраженности мутагенная активность пробы квалифицировалась как «слабая», «средняя» или «сильная» [8]. Результаты исследования представлены в таблице.

На р. Ток Западного региона: МА ДО в 2004 и 2007 гг. не выявлена, следовательно, за 3 года, прошедших между сроками отбора проб, поступления геноток-сикантов в водоток не происходило, но в тесте учета ХА в 2007 г. зафиксировано нарушение веретена деления,

что привело к черырехполюсному митозу под действием ДО р. Ток Грачевского района, а под действием ДО р. Ток Красногвардейского района клетки корешков лука перестали делиться. Данный факт доказывает, что в ДО этой реки произошло поступление веществ, обладающих сильным митотоксическим действием. Данный эффект, вероятнее всего, обусловлен поступлением в реку нефти. Еще зимой 2007 г. углеводородное сырье попало в реку Ток в Грачевском районе. Последствия аварии ликвидировали специалисты ТНК-ВР, но тем временем значительное количество нефти во время паводка ушло в реку Самару, а часть могла аккумулироваться в ДО р. Ток.

Мутагенная активность ДО р. Самара в г. Бузулуке регистрировалась в оба года: в 2004 г. она оценивалась как «слабая» при использовании Allium cepa, а в 2007 г. МА ДО этого водотока осталась на прежнем уровне, но спектр генотоксикантов стал более разнообразным, так как выявлены мутагены прямого действия и про-мутагены.

На водотоках и водоёмах Центрального региона области токсикогенетическая ситуация изменялась по-разному: на 83,3 % станций она при повторном исследовании стала более напряженной, и лишь на 16,7 % станций улучшилась. Уменьшение мутагенной активности донных отложений зарегистрировано на р. Неть Шарлыкского района: в 2004 г. ДО вызывали увеличение ХА (превышение контроля 5,15 %), что свидетельствовало о «слабом» мутагенном эффекте, а в 2007 г. МА ДО не регистрировалась, следовательно, за три года произошло самоочищение ДО от геноток-сикантов за счет процессов их растворения и вымывания в воду.

На р. Молочай Александровского района в 2007 г. «средняя» МА зафиксирована в тесте учета ВМ у одноклеточной водоросли Chlorella vulgaris (кратность превышения контроля 2,85), в то время как в пробах 2004 г. прямые мутагены выявлены не были, но отмечено наличие промутагенов, активирующихся в многоклеточном растительном организме Allium cepa, т. е. в ДО произошла смена спектра генотоксикантов.

На р. Салмыш Шарлыкского р-на генотоксиче-ская ситуация изменилась от полного «отсутствия» мутагенного эффекта в 2004 г. до «среднего» в 2007 г. За истекший период в ДО произошло накопление генотоксикантов различного спектра действия, так как вытяжка грунтов в 2007 г. вызывала мутации и у Chlorella vulgaris (кратность превышения контроля 2,28), и ХА в меристеме Allium сера (превышение контроля 7,05 %). Данный факт свидетельствует об увеличении антропогенной нагрузки на указанный водоток за временной период.

22

ЗНиСО ИЮНЬ №6

Временная динамика мутагенной активности донных отложений отдельных водотоков Оренбургской области

Название станции Тест BM у Chlorella vulgaris Тест XA у Allium cepa

BM, % Кратность превышения контроля BMA Хромосомные аберрации, % Превышение контроля, % BMA

Западный регион

р. Самара, г. Бузулук 2004 г. 3,98 ± 1,89 1,77 0 5,75 ± 0,93* 4,89 1

2007 г. 3,58±0,36* 1,95 1 5,41 ± 1,13 3,58 1

р. Ток, Грачевский р-н 2004 г. 2,99 ± 0,78 1,33 0 6,59±1,49 5,73 0

2007 г. 2,31 ± 0,19 1,26 0 4,77 ± 1,27 2,94 0

р. Ток, Красногвардейский р-н 2004 г. нет данных 0 2,96 ± 0,49 2,1 0

2007 г. 3,39 ± 0,46 1,84 0 0,00 0,00 0

Центральный регион

р. Молочай, Александровский р-н 2004 г. 1,74 ± 1,74 0,88 0 5,44 ± 0,4* 4,58 1

2007 г. 5,25±0,58** 2,85 2 5,41 ± 1,09 3,58 0

р. Неть, Шарлыкский р-н 2004 г. 0,69 ± 0,14 0,73 0 6,01 ± 0,90* 5,15 1

2007 г. 2,71 ± 0,23 1,47 0 4,11 ± 2,02 2,28 0

р. Салмыш, Шарлыкский р-н 2004 г. 0,98 ± 0,45 0,10 0 3,97 ± 0,93 3,11 0

2007 г. 4,20±0,77* 2,28 2 8,88±1,53* 7,05 1

р. Самара, Новосергеевкий р-н 2004 г. 2,54±0,64 1,75 1 7,46 ± 1,96 6,6 0

2007 г. 8,60±1,67 2,89 2 7,87±0,68* 6,87 1

р. Большой Юшатырь, Октябрьский р-н 2004 г. 2,95 ± 1,31 1,5 0 4,45±1,23 3,59 0

2007 г. 3,36±0,31* 1,8 1 6,22±1,30 4,39 0

р. Каргалка, Сакмарский р-н 2004 г. 0,88 ± 0,35 0,88 0 - Нет данных

2007 г. 4,32±0,14** 2,3 2 5,67 ± 2,77 3,84 0

*— различия с контролем достоверны при р < 0,05; **— различия с контролем достоверны при р < 0,01; ВМ — видимые мутации, ВМА — выраженность мутагенной активности, ХА — хромосомные аберрации

На р. Самара Новосергеевского района в 2004 г. была зарегистрирована «слабая» МА грунтов в тесте ВМ у Chlorella vulgaris, а в 2007 г. МА оценивалась уже как «средняя» (кратность превышения контроля 2,89) и пробы индуцировали ещё ХА в меристеме Allium cepa.

На реках Большой Юшатырь Октябрьского района и Каргалки Сакмарского района в 2007 г. произошло увеличение частоты видимых мутаций у Chlorella vulgaris: на р. Б. Юшатырь зафиксирована «слабая» МА, на р. Каргалка — «средняя», в то время как пробы ДО 2004 г. не обладали МА. Следовательно, за истекший период в ДО произошло поступление поллютантов, обладающих МА.

Таким образом, проведенное сравнение мутагенной активности ДО отдельных водотоков Западного и Центрального регионов Оренбургской области во временном аспекте показало, что антропогенная нагрузка на водные экосистемы Центрального региона выше, чем Западного, о чём свидетельствует ухудшение гено-токсической ситуации на большинстве исследуемых рек. Использование в различных целях воды водотоков, протекающих на территории Центрального региона, представляют наибольшую опасность для генетического здоровья населения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ахиянц И.Л. Биотестирование водной среды Волго-Каспия / И.Л. Ахиянц, Л.Г. Сентюрова //Успехи современного естествознания. 2004. № 1. С. 12—14.

Баранов В.С. Генетический мониторинг социально-значимых наследственных болезней в Санкт-Петербурге //Мутагены и канцерогены в окружающей среде: Новые подходы к оценке риска для здоровья. С-Пб., 1997. С. 13—22. Ваулина Э.Н. Индуцированный мутагенез и селекция хлореллы. /Э.Н. Ваулина, И.Д. Аникеева, И.Г. Коган. М.: Наука, 1978. 84 с.

Дубинина Л.Г. Исследование мутагенности питьевой воды из разных районов г. Москвы / Л.Г. Дубинина, Н.П. Дубинин // Генетика. 1996. Т. 32. № 9. С. 1225—1228. Ковалева М.И. Пространственная и временная динамика ге-нотоксической активности воды и донных отложений Верхней Волги на территории Ярославской области: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Ярославль, 2002. 22 с. Момот О.А. Применение методов биотестирования в методологии оценки риска для здоровья населения: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Калуга, 2007. 21 с.

Контактная информация:

Соловых Галина Николаевна, тел.: 8 ( 353) 277-58-78, e-mail: bio_ogma@mail.ru.

Contact information: Solovykh Galina, phone: 8 (353) 277-58-78, e-mail: bio_ogma@mail.ru.