Гармонизация с международными подходами методических документов по методам оценки мутагенных свойств химических факторов окружающей среды

Гармонизация нормативно-методических документов

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.7:001.891

В. С. Журков, Л. П. Сычева, Ф. И. Ингель, Л. В. Ахальцева, В. В. Юрченко

гармонизация с международными подходами методических документов по методам оценки мутагенных свойств химических факторов окружающей среды

ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, 119992, Москва

Оценка мутагенной активности - обязательный элемент токсикологической характеристики химических веществ при их гигиеническом регламентировании. В статье проведен анализ методических документов, принятых в Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) и в России, по методам оценки мутагенной активности химических веществ. В ОЭСР имеется 17 руководств, каждое из которых описывает отдельный метод. В России утверждено 5 методических документов для специфических групп химических веществ (лекарства, пестициды, наноматериалы, вещества, нормируемые в воде и атмосферном воздухе), в которых представлены основные и дополнительные методы тестирования мутагенов.

Основные методы, направленные на оценку генных, хромосомных и геномных мутаций, включают: оценку генных мутаций на бактериях, методы оценки мутаций на культурах клеток человека и млекопитающих in vitro, методы оценки мутаций в соматических и половых клетках млекопитающих in vivo. Анализ документов России показывает, что протоколы основных тестов оценки мутагенной активности близки к протоколам ОЭСР. Необходимо издание методических документов по тестам оценки мутагенной активности химических веществ, согласованное с документами ОЭСР.

Ключевые слова: мутагенная активность; химические вещества; окружающая среда; международные требования

VS. Zhurkov, L.P. Sycheva, F.I. Ingel, L.VAkhaltseva, V.V. Yurchenko — HARMONIZATION WITH INTERNATIONAL APPROACHES TO GUIDANCE DOCUMENTS ON METHODS OF ASSESSMENT OF THE MUTAGENIC PROPERTIES OF CHEMICAL ENVIRONMENTAL FACTORS

A. N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, 119121, Moscow, Russian Federation

Evaluation of mutagenic activity - an indispensable element of the toxicological characteristics of chemicals in their hygienic regulation. In the article there is performed an analysis of the adopted in the Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) and in Russia guidance documents on methods of assessment of the mutagenic properties of chemicals. In the OECD there are 17 manuals, each of which describes a single method, in Russia there were approved five guidance documents for specific groups of chemicals (drugs, pesticides, nanomaterials, substances normalized in the water and the air), which represent the basic and auxiliary methods of testing mutagens. Basic methods aimed to the evaluation of gene, chromosomal and genomic mutations include: assessment of gene mutations in bacteria, methods for estimating mutations in cell cultures of human and mammals in vitro, methods for inspecting mutations in somatic and germ cells of mammals in vivo. Analysis of Russian documents shows that the protocols of basic tests of assessment of the mutagenic activity are close to the protocols of the OECD. It is necessary to publish guidance documents on tests of assessment of the mutagenic activity of chemicals harmonized with the OECD documents.

Key words: mutagenic activity; chemicals; environment; international requirements

Оценка мутагенных и генотоксических свойств факторов окружающей среды для минимизации или устранения воздействия мутагенов на население и обеспечение генетического здоровья человека - приоритетное и актуальное направление профилактической медицины. Возрастание интенсивности мутационного процесса в половых клетках человека приводит к повышению частоты спонтанных абортов, мертворождений, врожденных пороков, наследственных заболеваний. Мутации в соматических клетках связаны с процессами канцерогенеза, старения, атерогенеза и рядом других патологических процессов [1].

Начиная с 1970-х годов обязательным элементом токсикологической оценки факторов окружающей среды при их регламентировании в среде обитания человека

Для корреспонденции: Журков Вячеслав Серафимович, vszhurkov@mail.ru

является анализ их мутагенной активности. Разрабатываются международные и национальные методические документы по принципам тестирования мутагенной активности, методам проведения исследований, подходам к использованию результатов тестирования в разработке мер по ограничению или минимизации контакта человека с мутагенами: гигиеническое регламентирование, оценка риска, классификация опасности и т. д. [2-5]. Развитие знаний в области мутагенеза, генетической токсикологии, гигиены приводит к необходимости периодического пересмотра документов по генетическому тестированию.

В 1980-х годах были разработаны и утверждены Минздравом СССР рекомендации по оценке мутагенной активности химических веществ при гигиеническом регламентировании в воде водоемов и атмосферном воздухе [6, 7]. Эти документы соответствовали международным подходам как по принципам тестирования, так

49

[гиена и санитария 6/2013

и по рекомендованным методам и схемам исследований. Однако с того времени эти документы не пересматривались. Не изданы утвержденные Минздравом РФ в 2003 г. методические рекомендации по оценке мутагенного действия пестицидов [8]. Отсутствуют методические документы по оценке мутагенной активности веществ при регламентировании в воздухе рабочей зоны, по оценке мутагенной активности пищевых добавок и примесей. Нуждаются в пересмотре методические рекомендации по оценке мутагенных свойств наноматериалов [9]. Следует отметить, что в нашей стране регулярно пересматриваются только методические рекомендации по оценке мутагенных свойств фармакологических веществ [10].

Подходы к оценке мутагенной активности химических веществ постоянно рассматриваются международными и национальными организациями и ведомствами (OECD, IPCS, EPA и др.) [11]. Методические рекомендации по основным тестам оценки мутагенности, которые включены в большинство национальных и международных правил, даны в документах OECD.

Современный этап развития России, в том числе все большее экономическое сближение с европейскими и другими странами, отражаются на состоянии науки в целом и на развитии генетической токсикологии. В практическом отношении присоединение к ВТО ставит перед учеными задачу гармонизации подходов и методов тестирования генотоксикантов в соответствии с общемировыми подходами, в частности руководствами OECD (ОЭСР, Организации экономического сотрудничества и развития).

Материалы и методы

Руководства ОЭСР по методам оценки мутагенной активности химических веществ. В настоящее время в документах ОЭСР по тестированию химических веществ имеется 17 руководств по методам оценки мутагенной активности химических веществ. Все руководства подготовлены международными группами экспертов, прошли обсуждение и утверждены в разные годы. Некоторые документы были пересмотрены. Современная стратегия тестирования мутагенной активности химических веществ [12] позволяет подразделить методы, представленные ОЭСР, на 3 группы.

Группа 1 - основные методы, используемые в схемах тестирования мутагенной активности химических веществ:

- методы оценки генных мутаций на бактериях (OECD 471), выявляющие индукцию генных мутаций на различных штаммах Salmonella typhimurium и E. coli

[13];

- методы оценки мутаций на культурах клеток человека и млекопитающих in vitro. Они направлены на оценку индукции генных мутаций (OECD 476) [14), хромосомных аберраций (OECD 473) [15] и микроядер (OECD 487) [16];

- методы оценки мутагенного эффекта у млекопитающих in vivo. Они включают анализ микроядер в эритроцитах (OECD 474) [17], анализ хромосомных аберраций в клетках костного мозга (OECD 475) [18] и учет доминантных леталей (OECD 478) [19].

Группа 2 - дополнительные тесты на млекопитающих, используемые для оценки генотоксических и мутагенных эффектов

а) в соматических клетках:

- оценка внепланового синтеза ДНК в клетках печени; OECD 486 [20];

б) в половых клетках:

- анализ хромосомных аберраций в сперматогониях; OECD 483 [21];

- анализ наследуемых транслокаций у мышей; OECD 485 [22];

а также:

- учет генных мутаций в соматических и половых клетках трансгенных грызунов (OECD 488) [23].

Группа 3 включает тесты оценки мутагенной и генотоксической активности веществ:

- на дрожжах (OECD 480, OECD 481) [24, 25];

- на дрозофиле (OECD 478) [26];

- в клетках млекопитающих in vitro (OECD 479, OECD 482) [27, 28];

- у млекопитающих in vivo (OECD 484) [29].

Все руководства ОЭСР по методам оценки мутагенной активности химических веществ написаны по единому плану и включают введение, подробное описание метода, условия тестирования, контроли (отрицательные и положительные), методику тестирования, выбор доз (концентраций) вещества, анализ и критерии оценки результатов, статистические методы, требования к оформлению отчета по результатам тестирования.

Вместе с тем руководства допускают отклонения от протокола, связанные с особенностями тестируемого вещества, условиями метаболической активации, путями введения вещества и т. д. В этом случае предусмотрена необходимость дать в отчете обоснование для особых схем исследования.

Существующие методические документы по методам оценки мутагенной активности химических веществ в России. Методических указаний (рекомендаций) по каждому из методов оценки мутагенной актив -ности химических веществ в нашей стране практически нет. Основные методы исследований, относящиеся к 1-й группе (см. выше), приведены в Методических указаниях по изучению мутагенной активности химических веществ при обосновании их ПДК в воде 1986 года [6] и в Методических указаниях по изучению мутагенных свойств фармакологических веществ 2005 г. [10]. Остановимся на отдельных методах.

Методы оценки генных мутаций на бактериях изложены в утвержденных в Минздраве СССР Методических рекомендациях 1983 г. [30], а также в документах [6, 10]. Постановка методов в основном соответствует протоколу ОЭСР. Однако у нас, как правило, предусмотрено использование 3 штаммов S. typhimurium, а в международном протоколе - 5 штаммов S. typhimurium, а также возможность использования штаммов E. li.

В группе тестов на клетках млекопитающих и человека in vitro отсутствуют рекомендации по оценке генных мутаций (в нашей стране эти тесты не проводятся) и по оценке микроядер (в нашей стране проводятся исследования мутагенной активности химических веществ на культуре лимфоцитов человека в условиях цитохола-зинового блока). Методические рекомендации по учету хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов человека утверждены Минздравом СССР в 1974 г. [31] и с тех пор не переиздавались. Существенным недостатком методов оценки мутагенной активности химических веществ в культурах клеток человека и млекопитающих in vitro является отсутствие вариантов с добавлением экзогенной системы метаболической активации.

Методы оценки хромосомных аберраций в клетках костного мозга млекопитающих и доминантных ле-талей в половых клетках самцов мышей приведены в

50

Методических рекомендациях 1985 г., подготовленных НИЛ экспериментально-биологических моделей АМН СССР, а также в Методических указаниях по изучению мутагенной активности химических веществ при обосновании их ПДК в воде 1986 г. [6] и в Методических указаниях по изучению мутагенных свойств фармакологических веществ 2005 г. [10]. В этих документах описаны методики проведения экспериментов, однако необходимо более четко дать принципы выбора доз, а также формы представления результатов.

Методы, включенные в группы 2 и 3, используются в ряде лабораторий страны для оценки мутагенной активности химических веществ. Однако утвержденные методические документы по данным тестам в нашей стране отсутствуют. Некоторые тесты (оценка генных мутаций у трансгенных животных, спот-тест на мышах, внеплановый синтез ДНК в клетках печени in vitro) в нашей стране не используются.

Таким образом, основные тесты оценки мутагенной активности химических веществ (тесты группы 1) в нашей стране в основном проводятся по протоколам, близким к протоколам ОЭСР. Однако необходимость подготовки современных методических указаний очевидна. Эти методические указания должны соответствовать руководствам ОЭСР, что позволит тестировать химические вещества и представлять результаты по международным стандартам. Необходима также подготовка методических рекомендаций по тестам групп 2 и 3 в соответствии с руководствами ОЭСР.

Результаты и обсуждение

Необходимость внедрения достижений гигиены, токсикологии и генетики в практику оценки генотоксической и мутагенной оценки химических факторов окружающей среды при их гигиеническом регламентировании и при оценке риска для здоровья человека делают актуальной тематику по разработке гармонизированных с международными подходами методических документов по оценке мутагенных свойств факторов среды обитания. Основные аспекты этой проблемы отражены в решении Объединенного пленума научных советов Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды и по медико-экологическим проблемам здоровья работающих по проблеме «Научно-методические и законодательные основы обеспечения генетической безопасности факторов и объектов окружающей и производственной среды в целях сохранения здоровья человека», проходившего в 2010 г. в Москве [32].

Основные подходы, принципы и методы тестирования мутагенов в ОЭСР и России одинаковы. Отличия заключаются в представлении документов тестирования мутагенов. В ОЭСР существует 17 руководств, каждое из которых описывает отдельный метод тестирования мутагенов. В России утверждены 5 методических документов, включающих разделы оценки мутагенов определенной группы или в определенной среде: в воде водоемов, атмосферном воздухе, при оценке лекарственных препаратов, пестицидов и наноматериалов. При этом в каждом методическом документе представлен набор основных и дополнительных методов тестирования мутагенов, соответствующих методам ОЭСР.

Как в ОЭСР, так и в России методы тестирования мутагенов представлены тремя группами: 1 - основные (обязательные) методы тестирования мутагенов, 2 - дополнительные и 3 - редко используемые тесты оценки мутагенности.

Первая группа методов в ОЭСР и России включает верифицированные методы, позволяющие оценить все три типа мутаций: генные, хромосомные и геномные -на разных уровнях организации живого: методы оценки генных мутаций на бактериях (OECD 471); методы оценки мутаций на культурах клеток человека или млекопитающих in vitro (OECd 473, OECD 487); методы оценки мутагенного эффекта у млекопитающих in vivo (OECD 474, OECD 475).

На данном этапе развития генетической токсикологии необходимо издание руководства ОЕСD на русском языке, включающего 17 методов тестирования мутагенов, и российского руководства по тестированию мутагенов, обобщающего международный и российский опыт тестирования мутагенов в разных средах или разного назначения.

Литература

1. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. Наследственность человека и мутагены внешней среды. М.: Медицина; 1989.

2. ГН 1.1.701-98.1.1. Гигиена, токсикология, санитария. Гигиенические критерии для обоснования необходимости разработки ПДК и ОБУВ (ОДУ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных мест, воде водных объектов. Гигиенические нормативы. М.; 1998.

3. Онищенко Г.Г., Новиков С.М., Рахманин Ю.А., Авалиани С.Л., Буштуева К.Г. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: НИИ ЭЧиГОС; 2002.

4. Журков В.С., Сычева Л.П., Ревазова Ю.А., Новиков С.М. Оценка риска мутагенов для человека. Гигиена и санитария. 2006; 5: 23-4.

5. Согласованная на глобальном уровне система классификации опасности и маркировки химической продукции (СГС). 3-е изд. Нью-Йорк, Женева: ООН; 2009.

6. Методические указания по изучению мутагенной активности химических веществ при обосновании их ПДК в воде. № 4110-86. М.: Минздрав СССР; 1986.

7. Временные методические указания по обоснованию предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. № 4681-88. М.: Минздрав СССР; 1989.

8. Оценка мутагенного действия пестицидов: Методические рекомендации. МР № 2001/184. М.; 2003.

9. Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов: Методические указания МУ 1.2.2520-09. М.: Гос. санитарно-эпидемиологическое нормирование РФ; 2009.

10. Дурнев А.Д., Ревазова Ю.А., Верстакова О.Л. и др. Методические указания по изучению мутагенных свойств фармакологических веществ. В кн.: Хабриев РУ, ред. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. 2-е изд. М.: Медицина; 2005.

30. Методические рекомендации по применению теста Эймса Salmonella/микросомы. (Утверждены заместителем главного государственного врача СССР А.И.Заиченко 8 сентября 1983 г.). М.: МЗ СССР; 1983.

31. Метод учета хромосомных аберраций как биологический индикатор влияния факторов внешней среды на человека: Методические рекомендации № М69-74. М.: МЗ СССР; 1974.

32. Решение объединенного пленума Научных советов Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды и по медико-экологическим проблемам здоровья работающих по проблеме «Научно-методические и законодательные основы обеспечения генетической безопасности факторов и объектов окружающей и производственной среды в целях сохранения здоровья человека». Гигиена и санитария. 2011; 5: 96-7.

51

[гиена и санитария 6/2013

References

1. Bochkov N.P., ChebotariovA.N. Human heredity and environmental mutagens. Moscow.: Meditsina. 1989

2. GN 1.1.701-98.1.1. Hygiene, toxicology, sanitation. Hygienic criteria to warrant the development of limited doses and relatively safe levels of exposure for harmful substances in air of the working zone, air of populated areas, water bodies of water objects . Hygienic standards

3. Onischenko G.G., Novikov S.M., Rahmanin Yu.A., Avaliani S.L., Bushtueva K.G. Framework for the assessment health risk for human exposure to environmental pollutants. М oscow: NII ECHiG-OS, 2002; P.408

4. Zhurkov VS., Sycheva L.P., Revazova Yu.A., Novikov S.M. Risk assessment for human mutagens. Gigiena i Sanitariya. 2006; 5: 23-4

5. Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) Third revised edition . UN, New-York, Geneva, 2009

6. Guidance for study of mutagenic activity of chemicals for justifying their maximum permissible concentration in water. №4110-86. Moscow: Ministry of Health of USSR Publ. 1986.

7. Interim guidance on the justification of maximum permissible concentration

8. Evaluation of mutagenic activity of pesticides. Guidelines. MR №2001/184.-Moscow.-2003.

9. Toxicological and hygienic evaluation of the safety of nanomaterials: Guidelines MU 1.2.2520-09. Moscow: Gos. sanitary-epidemiological regulation RF. 2009

10 . Guidance on the study of mutagenic properties of pharmacological substances . (Durnev A . D . , Revazova J.A . , Verstakov O . , et al . ) . In: Guide for experimental (pre-clinical) studies of new pharmacological agents . Under the general editorship of Corr. Academy of Medical Sciences, Professor. R.U.Habrieva. 2nd ed . , Rev. and add . Moscow: Publishing House “Meditsina.” 2005; 832(in Russian).

11. CiminoM.C. Comparative overview of current international strategies and guidelines for genetic toxicology testing for regulatory purposes. Environ. Mol. Mutagen. - 2006. (47). 362-90.

12 . EastmondD.A., HartwigA., Anderson D. et al . Mutagenicity testing for chemical risk assessment: update of the WHO/IPCS Harmonized Scheme. Mutagenesis. 2009;4 (24): 341-49

13. OECD 471. Bacterial reverse mutation test. Test Guideline 471. OECD, Paris, 1997.

14. OECD 476. In vitro mammalian cell gene mutation test. Test Guideline 476. OECD, Paris, 1997.

15. OECD 473. In vitro mammalian chromosome aberration test. Test Guideline 473. OECD, Paris, 1997.

16. OECD 487. In vitro mammalian cell micronucleus test. Test Guideline 487. OECD, Paris, 2010.

17. OECD 474. Mammalian erythrocyte micronucleus test. Test Guideline 474. OECD, Paris, 1997.

18. OECD 475. Mammalian bone marrow chromosome aberration test. Test Guideline 475. OECD, Paris, 1997.

19. OECD 478. Genetic toxicology: rodent dominant lethal test. Test Guideline 478. OECD, Paris, 1984.

20. OECD 486. Unscheduled DNA syntuesis (UDS) test with mammalian cells in vivo. Test Guideline 486. OECD, Paris, 1997.

21. OECD 483. Mammalian spermatogonial chromosome aberration test. Test Guideline 483. oEcD, Paris, 1997.

22. OECD 485. Genetic toxicology: mouse heritable translocation assay. Test Guideline 485. OECD, Paris, 1986.

23. OECD 488. Transgenic rodent somatic and germ cell gene mutation assays Test Guideline 488. OECD, Paris, 2011.

24. OECD 480. Genetic toxicology: Saccharomyces cerevisiae, gene mutation assays. Test Guideline 480. OECD, Paris, 1986.

25. OECD 481. Genetic toxicology: Saccharomyces cerevisiae, mitotic recombination assays. Test Guideline 481. OECD, Paris, 1986.

26. OECD 477. Genetic toxicology: Sex-linked recessive lethal test in Drosophila melanogaster./ Test Guideline 477. OECD, Paris, 1984.

27. OECD 479. Genetic toxicology: In vitro sister chromanid exchange assay in mammalian cells. Test Guideline 479. OECD, Paris, 1986.

28. OECD 482. Genetic toxicology: DNA damage and repair/unsched-uled DNA synthesis in mammalian cells in vitro Test Guideline 482. OECD, Paris, 1986.

29. OECD 484. Genetic toxicology: Mouse spot test. Test Guideline 484. OECD, Paris, 1986.

30. Guidelines for use of the test Ames Salmonella / microsome. (Approved by the Deputy Chief Medical Officer of the USSR A.I.Zaichenko, September 8, 1983) M oscow: Ministry of health of USSR, 1983 (in Russian).

31. Method for account of chromosomal aberrations as a biological indicator of influence of environmental factors on human

32. The decision of the joint plenum of the Scientific Councils of Russian Federation for Human Ecology and Environmental Hygiene and for medical-Ecological problems of of working “Scientific-methodical and legislative basis for ensuring security of genetic factors and environmental facilities and working environment in order to preserve human health”. Gigiena i Sanitariya. 2011; 5: 96-7

Поступила 15.03.13

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.774:006.03

И.А. Крятов1, Н.И. Тонкопий1, О.В. Ушакова1, М.А. Водянова1, Л.Г. Донерьян1, И.С. Евсеева1, Д.И. Ушаков1,

И.С. Туркова1, О.В. Воробьева1, Н.Н. Цапкова2

РЕГУЛИРОВАНИЕ БЕЗОПАСНЫХ УРОВНЕЙ СОДЕРЖАНИЯ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕХ БИФЕНИЛОВ В ПОЧВЕ: РОССИЙСКИЙ И Международный ОПЫТ

1ФГБУ «Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 119992, Москва; 2ГБОУ ВПО «Первый Московский медицинский университет им. И. М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 119991, Москва

В статье представлены данные об уровнях загрязнения полихлорированными бифенилами (ПХБ) почв различных регионов России и ряда зарубежных стран.

Установлено, что в настоящее время предложенные нормативные величины для регулирования содержания ПХБ в почвах различного землепользования установлены в основном по результатам расчетов риска. Однако используемые исходные величины и особенности методологии расчета обусловливают значительную вариабельность предлагаемых уровней содержания ПХБ в почвах.

Анализ обсуждаемой проблемы регламентирования ПХБ в почвах разных стран позволил сделать вывод о том, что для осуществления безопасного регулирования ПХБ в окружающей среде необходимо прежде всего решение вопросов о выборе единого стандартизованного образца ПХБ и наиболее целесообразного метода оценки риска для характеристики состояния загрязненных почв.

Ключевые слова: полихлорированные бифенилы (ПХБ); почва; нормирование ПХБ в почве; оценка риска; стандартизованный образец ПХБ

52