Результаты исследования мутагенной активности генномодифицированного продукта в экспериментах на лабораторных животных

УДК 613.2:614.31-07-084 Д. Р. Собирова, Н. А. Нуралиев, Е. Н. Гинатуллина

Результаты исследования мутагенной активности генномодифицированного продукта в экспериментах на лабораторных

животных

Целью исследования было изучение и оценка мутагенной активности генномодифицированного продукта (коммерческий продукт из сои) в эксперименте на лабораторных животных. В процессе работы выявлен показатель «неблагополучного» вынашивания эмбрионов у самок белых беспородных крыс в опытных группах. В контрольной группе смертность оплодотворенных самок не превышала 20 %, в то время как в опытных группах составила 60-100 %. Показатель фертильности в опытных группах по сравнению с контролем (100 %) составил 17-50 %.

Ключевые слова: ГМО, соя, белые крысы, фертильность, смертность, беременные самки.

D. R. Sobirova, N. A. Nuraliyev, E. N. Ginatullina

Results of a research of mutagenic activity of a genetically modified product

in experiments on laboratory animals

The aim of the research was assessment of mutagenic activity of the genetically modified product (a commercial product from soybean) in an experiment on laboratory animals. In the course of work in experienced groups the parameter of "unsuccessful" incubation of embryos in females of white not purebred rats is revealed. In control group the mortality of the impregnated females did not exceed 20 % while in experienced groups made 60-100 %. The fertility rate in the experimental groups compared with the control (100 %) was 17-50 %.

© Собирова Д. Р., Нуралиев Н. А., Гинатуллина Е. Н., 2017

Keywords: GMO, soybean, white rats, fertility, mortality, pregnant females.

Введение. Генетически модифицированные организмы (ГМО) - это растительные или животные организмы, генотип которых изменен невозможным в природе способом с помощью методов генной инженерии для придания организму новых свойств (устойчивость к гербицидам, вредителям, болезням и засолению, действию высоких и низких температур, урожайность, калорийность и другие); изменения качества конечной продукции (цвет, состав, длительность хранения, сроки созревания); решения проблем очищения окружающей среды от органических загрязнений и тяжелых металлов; обеспечения синтеза определенных соединений в растительном организме (в том числе фармакологических препаратов) и использования растений для производства этих соединений [1, 4, 5, 6, 9].

Целью исследования было изучение и оценка мутагенной активности ген-номодифицированного продукта - соевого изолята в эксперименте методом доминантных леталей. Доминантные летальные мутации - генетические изменения, индуцированные в родительских зародышевых клетках и приводящие к гибели первого поколения потомков на эмбриональных стадиях развития. Большая часть доминантных леталей представляет собой численные и структурные аберрации хромосом, частично представленные генными мутациями [3].

Материал и методы исследования. Экспериментальные исследования были проведены на самцах и самках половозрелых, белых беспородных крыс с массой тела не менее 130 г. Использовали генетически однородных животных и репрезентативных по всем показателям. При проведении экспериментальных исследований строго соблюдали правила биологической безопасности и этические принципы работы с лабораторными животными [2, 8].

Всех лабораторных животных распределили на 4 группы исследования (таблица 1):

Результаты исследования мутагенной активности генномодифицированного продукта 53

в экспериментах на лабораторных животных

- 1 группа (контроль): в течение 30 дней животные находились на обще-виварном рационе (ежедневный рацион состоял из углеводов - 12 г, белков -4 г и жиров 2,5 г на одного лабораторного животного).

- 2 группа (контроль-опыт, К + О) - контрольные самцы находились на об-щевиварном рационе, а самки получали дополнительно к общевиварному рациону соевый ГМ-продукт, по 0,02-0,03 г на одно животное в день в течение 30 дней.

- 3 группа (опыт-контроль, О + К) - опытные самцы получали соевый ГМ-продукт, по 0,02-0,03 г на одно животное в день, как дополнение к общеви-варному рациону, контрольные самки находились на общевиварном рационе в течение 30 дней.

- 4 группа (опыт-опыт, О + О) - опытные самцы и самки получали соевый ГМ-продукт, по 0,02-0,03 г на одно животное в день, дополнительно к общевиварному рациону в течение 30 дней.

Таблица 1

Группы лабораторных животных, вовлеченных в эксперимент по изучению мутагенной активности

Группы Обозначение Количество самцов Количество подсаженных самок

1 группа Контрольные самцы и контрольные самки (К + К) 4 8

2 группа Контрольные самцы и опытные самки (К + О) 3 6

3 группа Опытные самцы и контрольные самки (О + К) 3 6

4 группа Опытные самцы и опытные самки (О + О) 4 8

Для каждого варианта «опыта» и «контроля» использовали животных приблизительно одного срока рождения. После скармливания в течение 30 дней тестируемого ГМ продукта к каждому опытному или контрольному самцу подсаживали по 2-3 контрольных или опытных самки. Самцы находились в клет-

ках с самками на протяжении 2-3 недель в течение 2-х или 3-х стадий сперматогенеза: 1-ая неделя соответствует зрелым сперматозоидам; 2-ая неделя соответствует поздним сперматидам; 3-ая неделя соответствует ранним и средним сперматидам. Эмбриональная смертность плодов у самок, забеременевших от самцов в течение 3 недель, свидетельствует о мутационных событиях, произошедших в зрелых сперматозоидах и сперматидах на разных сроках развития. Отсчет дней беременности вели с момента обнаружения во влагалищах самки сперматозоидов самцов [3, 7], мазок из влагалища рассматривался при увеличении 400 раз (40х10).

Самок, отсаженных от самцов после 2-х недель совместного содержания, вскрывали на 15-17 день беременности. Большая часть доминантных леталей половых клеток самцов вызывают смерть эмбрионов при имплантации или вскоре после нее. Погибшие на этой стадии мертвые эмбрионы выглядят как темные гомогенные округлые тела диаметром 2,5-3 мм. Для этого вскрывали ножницами оба рога матки, особое внимание, обращая на дистальные отделы, так как именно там часто располагаются мертвые эмбрионы, которые в силу своих небольших размеров могли быть не учтены при обычном просмотре матки, растягиваемой двумя пинцетами.

Если яйцеклетка оплодотворена сперматозоидом, несущим доминантную леталь, то смерть развивающегося эмбриона может произойти как до, так и после имплантации. Для оценки мутагенных свойств обычно учитывают постим-плантационную смертность [3, 7].

Результаты исследований и их обсуждение. ГМ продукт из сои был тестирован на токсикологическую безопасность (СанПиН №0283-10) на содержание свинца, мышьяка, кадмия, ртути, афлотоксина В1, а, в, у-ГХЦГ, ДДТ, ДДД,

137 90

ДДЕ, радионуклеидов Сs, Sr. Результаты тестирования показали токсикологическую безопасность данного продукта по перечисленным показателям.

Данные были получены из нескольких серий эксперимента. За серию принимались группы самцов и самок, которым скармливали или не скармливали тестируемый продукт (соевый продукт) в течение 30 дней. В качестве контрольных групп рассматривались самцы и самки, для которых использовался корм, составленный в соответствии с общевиварным рационом, состоящий из продуктов, которые не обладают мутагенной активностью.

При вскрытии самок на 15-17 день беременности мы регистрировали количество эмбрионов и наличие темных гомогенных телец у каждой самки отдельно. Результаты вскрытия показали, что число постимплантационно умерших эмбрионов было равно нулю у каждой вскрытой самки (п=8), в каждой из 4-х групп, что позволило нам сделать вывод о том, что показатель постимплантаци-онной смертности также был равен нулю. При вскрытии беременных умерших самок в опытных группах количество созревших эмбрионов составляло 5-9.

В итоговую таблицу результатов эксперимента были внесены данные о количестве беременных самок в каждой серии/группе эксперимента, количество фертильных самок и количество смертей, наблюдавшихся у беременных самок во всех изученных группах (в графу умершие было также включено число вскрытых самок; таблица 2).

Таблица 2

Результаты фертильности и способности к оплодотворению самок в тесте

на доминантные летальные мутации

Группы Самки Беременные Умершие самки Фертильные

Абс. Абс. % Абс. % Абс. %

1 группа 8 8 100 - 20 - 0

2 группа 6 5 83,3±15,2 3 60,0±20,0 1 16,7±15,2*

3 группа 6 3 50±20,4 3 100 3 50±20,4*

4 группа 8 6 75±15,3 4 66,7±16,7 2 25±15,3*

Примечание: * - достоверность по отношению к беременным.

Более наглядно полученные результаты в сравнительном аспекте видны на рисунке 1.

100 80 60 40 20 0

В1 группа

Рисунок 1. Сравнительные параметры фертильности и способности к оплодотворению самок при тестировании ГМ продукта

При планировании экспериментальной части работы ставилась цель, предусматривающая оценку мутагенного влияния ГМ-продукта на доминантные летали самцов в экспериментальных группах. Однако, как результат наших экспериментов, мы получили возможность в качестве оценки пищевых свойств ГМ-продукта на способность к размножению опытных животных, использовать процентное количество самок с эмбрионами и количество фертильных самок. В серии экспериментов с контрольными самцами и контрольными самками (1 группа) наблюдалась 100 % способность самок к беременности и рождению потомства по сравнению с 2, 3 и 4 группами, где присутствовали опытные самцы или самки. Максимальное число крысят, родившихся у самок во всех группах составляло 7 эмбрионов, а минимальное - 3. Количество эмбрионов у самок в контрольной и опытных группах достоверно не отличалось.

В опытных группах (3 и 4 группы) были отмечены также следующие особенности:

Беременные Из них, умершие Фертильные

- более поздние сроки наступления беременности;

- более продолжительные роды (до двух суток) по сравнению с контрольными самками (1 час).

Кроме того, показателем «неблагополучного» вынашивания эмбрионов у самок в опытных группах явился показатель смертности беременных самок. Если, в 1 группе смертность оплодотворенных самок составила 20 % (суммарно с числом вскрытых самок), то во 2-й группе она составила 60,0±20,0%, в 3-й группе - 100 %, а в 4-й группе - 66,7±16,7 %. Также, было отмечено увеличение процента фертильных самок по сравнению с контрольной 1-й группой (0 %), так во 2-й группе она оставила 17 %, в 3-й группе - 50 % и в 4-й группе - 25 %.

Выводы

1. Установлено, что в опытных группах лабораторных животных отмечены отличительные особенности самок: более поздние сроки наступления беременности, более продолжительные роды по сравнению с контрольными самками.

2. Выявлен показатель «неблагополучного» вынашивания эмбрионов у самок белых беспородных крыс в опытных группах - показатель смертности беременных самок лабораторных животных. Во 2 группе (контроль-опыт) смертность оплодотворенных самок составила 60,0 %, в 3 группе (опыт-контроль) - 100 % и в 4 группе (опыт-опыт) - 66,7 %.

3. В экспериментальных группах отмечено увеличение процента фертиль-ных самок по сравнению с контрольными самками (0 %) от 16,7 % до 50 %.

4. По обнаруженному количеству эмбрионов у вскрытых и родивших самок (5-9 эмбрионов) контрольной и опытной групп достоверных отличий не наблюдалось.

Библиографический список

1. Ермакова, И. В. Заключение к отчету о кормлении крыс ГМ-картофелем (Russe Burbank), устойчивым к колорадскому жуку: Журнал «Аграрная Россия» [Текст] / И. В. Ермакова. - М. : ФОЛИУМ, 2005. - № 4. -С. 62-64.

2. Жармухамедова, Т. Ю., Семушина, С. Г., Пахомова, И. А., Пименов, М. С., Мурашов, А. Н. Международные правила работы с лабораторными животными при проведении доклинических испытаний: Токсикологический вестник [Текст] / Т. Ю. Жармухамедова, С. Г. Семушина, И. А. Пахомова, М. С. Пименов,

A. Н. Мурашов. - М. - 2011. - № 4 (109). - С. 2-9.

3. Журков, B. C. Методология интегральной оценки мутагенности загрязнений водных объектов: Мутагены и канцерогены в окружающей среде. Новые подходы к оценке риска для здоровья [Текст] / В. С. Журков. - СПб. -1998. - С. 126-130.

4. Зейналов, М. А. Риск для здоровья новорожденных и детей от употребления генетически измененных продуктов (ГИ) питания: Научный электронный архив [Электронный ресурс] / М. А. Зейналов. - URL: http://econf.rae.ru/article/8626. - (Режим доступа: 20.03.17).

5. Коробчанский, В. А., Герасименко, О. И., Иваненко, Т. А. Проблемы медико-биологической безопасности регулярного употребления, в пищу пищевой продукции содержащей ГМО: Проблеми харчування [Текст] /

B. А. Коробчанский, О. И. Герасименко, Т. А. Иваненко. - Харьков. - 2010. -№ 3-4.- С. 38-43.

6. Кузнецов, В. В., Куликов, А. М. Генетически модифицированные риски и полученные из них продукты: реальные и потенциальные риски: Российский химический журнал, РХО им. Менделеева [Текст] / В. В. Кузнецов, А. М. Куликов. - М. - 2005. - № 69 (4). - С. 70-83.

7. Требования к определению безопасности пищевой продукции, содержащей генетически модифицированные источники. Санитарные правилаи нормы. СанПиН РУз № 0185-05: утвержд. Мин-вом здравоохранения Узбекистана [Текст]. - Ташкент, 2005. - 31 с.

8. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals: Eighth Edition [Электронный ресурс] // This PDF is available from the National Academies Press at: Washington, 2010, 220 с. - URL: http://www.nap. edu/catalog/12910.html. -(Режим доступа: 20.03.17).

9. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2013 //ISAAA. Brief 46-2013: Executive Summary (Международная служба по приобретению агро-биотехнологических приложений (ISAAA) [Электронный ресурс]. -«Глобализация биотехнологических ГМ культур». http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/46/ executivesummary/. - (Режим доступа: 20.03.17).

Bibliograficheskij spisok

1. Ermakova, I. V. Zakljuchenie k otchetu o kormlenii krys GM-kartofelem (Russe Burbank), ustojchivym k koloradskomu zhuku: Zhurnal «Agrarnaja Rossija» [Tekst] / I. V. Ermakova. - M. : FOLIUM, 2005. - № 4. - S. 62-64.

2. Zharmuhamedova, T. Ju., Semushina, S. G., Pahomova, I. A., Pimenov, M. S., Murashov, A. N. Mezhdunarodnye pravila raboty s laboratornymi zhivotnymi pri provedenii doklinicheskih ispytanij: Toksikologicheskij vestnik [Tekst] / T. Ju. Zharmuhamedova, S. G. Semushina, I. A. Pahomova, M. S. Pimenov, A. N. Murashov. - M. - 2011. - № 4 (109). - S. 2-9.

3. Zhurkov, B. C. Metodologija integral'noj ocenki mutagennosti zagrjaznenij vodnyh obъektov: Mutageny i kancerogeny v okruzhajushhej srede. Novye podhody k ocenke riska dlja zdorov'ja [Tekst] / V. S. Zhurkov. - SPb. - 1998. - S. 126-130.

4. Zejnalov, M. A. Risk dlja zdorov'ja novorozhdennyh i detej ot upotreblenija geneticheski izmenennyh produktov (GI) pitanija: Nauchnyj jelektronnyj arhiv [Jelektronnyj resurs] / M. A. Zejnalov. - URL: http://econf.rae.ru/article/8626. - (Rezhim dostupa: 20.03.17).

5. Korobchanskij, V. A., Gerasimenko, O. I., Ivanenko, T. A. Problemy mediko-biologicheskoj bezopasnosti reguljarnogo upotreblenija, v pishhu pishhevoj produkcii soderzhashhej GMO: Problemi harchuvannja [Tekst] / V. A. Korobchanskij, O. I. Gerasimenko, T. A. Ivanenko. - Har'kov. - 2010. - № 3-4. - S. 38-43.

6. Kuznecov, V. V., Kulikov, A. M. Geneticheski modificirovannye riski i poluchennye iz nih produkty: real'nye i potencial'nye riski: Rossijskij himicheskij zhurnal, RHO im. Mendeleeva [Tekst] / V. V. Kuznecov, A. M. Kulikov. - M. - 2005. -№ 69 (4). - S. 70-83.

7. Trebovanija k opredeleniju bezopasnosti pishhevoj produkcii, soderzhashhej geneticheski modificirovannye istochniki. Sanitarnye pravilai normy. SanPiN RUz № 0185-05: utverzhd. Min-vom zdravoohranenija Uzbekistana [Tekst]. -Tashkent, 2005. - 31 s.

8. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals: Eighth Edition [Jelektronnyj resurs] // This PDF is available from the National Academies Press at: Washington, 2010, 220 s. - URL: http://www.nap. edu/catalog/12910.html. -(Rezhim dostupa: 20.03.17).

9. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2013 //ISAAA. Brief 46-2013: Executive Summary (Mezhdunarodnaja sluzhba po priobreteniju agro-biotehnologicheskih prilozhenij (ISAAA) [Jelektronnyj resurs]. - «Globalizacija biotehnologicheskih GM kul'tur». http://www.isaaa.org/resources/publications/briefs/46/ executivesummary/. - (Rezhim dostupa: 20.03.17).