ИСТОРИЯ ИЗУЧЕННОСТИ ГЕНОТОКСИЧНОСТИ

HISTORY OF GENOTOXICITY STUDIES

Hava Korigova,

students of the Faculty of Chemistry and Biology Ingush National University,

Russia, Magas

Hava Dzangieva

students of the Faculty of Chemistry and Biology Ingush National University,

Russia, Magas

Aishet Plieva,

Scientific needlework, Doctor of Biological Sciences, Professor, Ingush National University,

Russia, Magas

АННОТАЦИЯ

В генетике генотоксичность — это термин, который описывает свойства химических веществ, относящиеся к их способности наносить ущерб генетическому материалу. Это может привести к мутациям и, возможно, к различным видам рака. Генотоксичность похожа на мутагенность и может быть перепутана с ней, за исключением того, что все мутагенные вещества являются генотоксичными, тогда как, наоборот, не все генотоксичные вещества являются мутагенными.

ABSTRACT

In genetics, genotoxicity is a term that describes the properties of chemicals related to their ability to damage genetic material. This can lead to mutations and possibly to various types of cancer. Genotoxicity is similar to mutagenicity and can be confused with it, except that all mutagenic substances are genotoxic, whereas, conversely, not all genotoxic substances are mutagenic.

Ключевые слова: генотоксичность, ДНК, канцерогенез, литература, обзор.

Keywords: genotoxicity, DNA, carcinogenesis, literature, review.

Генотоксичность описывает способность химических соединений и их метаболитов взаимодействовать с ДНК и/или клеточным механизмом, контролирующим целостность генома. Генотоксиканты взаимодействуют либо непосредственно с ДНК, либо с хромосомами, вызывая повреждения ДНК, такие как аддукты, разрывы цепей, хромосомные поломки и т. д., либо косвенно, нарушая целостность генома через несколько механизм, особенно за счет взаимодействия с белками, участвующими в репликации, транскрипции или репарации ДНК; с компонентами митотического веретена; или с протеинкиназы, отвечающие за контрольные точки клеточного цикла (Магдоленова и др., 2014).

В 1914 году Теодор Бовери обнаружил связь между генотоксичностью, мутагенезом и канцерогенез. Соответственно, он пришел к выводу, что «рост опухоли является следствием неправильная хромосомная комбинация, передающаяся дочерним клеткам» [8]. Это открытие стало краеугольным камнем теории соматических мутаций, которая привела к разработке методов скрининга in vitro на наличие мутагенных соединений, в частности Тест Эймса [2]. В этой теории канцерогенез определяется как многоэтапный процесс, начинающийся с инициации, в котором геномные изменения происходят через химические, физические или биологические (патогены) агенты. Инициированные клетки с селективным Преимущество роста устанавливается как трансформированные клоны на этапе продвижения. Наконец, прогрессирование характеризуется трансформацией предраковых поражений в клинически значимый рак с увеличением метастатического потенциала и ангиогенеза. Этот классический взгляд на канцерогенез считается упрощением и не может объяснить различные нарушение регуляции биологических процессов, связанных с раком.

Примерно в 1945 году было признано, что определенные химические вещества обладают генотоксическим потенциалом, но ситуация на такой предварительной стадии здесь опущена. В 1965 году Совет по санитарному надзору за продуктами питания в Японии опубликовал стандарты для обозначения пищевых добавок и пересмотра правил использования пищевых добавок, в которых для оценки токсичности были приняты только два теста, а именно тест на острую токсичность и тест на хроническую токсичность.

Наибольший интерес представляют немногочисленные работы по использованию растительных тест-систем для определения генотоксичности самих почв, а не вытяжек из них. Так в работе П.М. Джамбетовой и Н.В. Реутовой (Джамбетова, Реутова, 2005) было показано, что растительная тест система с использованием сои оказалась даже более чувствительной по сравнению со стандартным тестом Эймса в случае загрязнения почв нефтепродуктами. [4]

В результате работы проведенных Н. В. Реутовой, П. М. Джамбетовой (2006) исследований по мутагенному влиянию разного типа загрязнений они выявили высокую чувствительность этого вида как к органическим, так и к неорганическим загрязнителям. Он оказался весьма удобным объектом для исследования мутагенного влияния промышленных предприятий. T officinale произрастает повсеместно, в т. ч. и в горах (в их случае до высоты 2000 м). Семена не имеют периода покоя, обладают высокой всхожестью, с ними можно работать как сразу после сбора, так и через достаточно большой промежуток времени (в течение 2-х лет). Корешки проростков имеют оптимальную толщину, из них легко готовить временные давленые препараты высокого качества. Интересно отметить довольно высокий спонтанный уровень мутаций у данного вида по сравнению с другими видами растений. Причем такой высокий спонтанный уровень мутаций наблюдался у растений, произрастающих в разных по высоте районах. По-видимому, это особенность данного вида. Таким образом, T. officinale является очень удобным видом для генетического мониторинга объектов окружающей среды, в частности почв, для оценки их мутагенной активности.[5]

Челик и др. (2006) изучали экстракты Plantago lanceolata L., и их результаты показали, что водные экстракты снижали митотический индекс и хромосомные аберрации в группах лечения по сравнению с элементами управления. Таким образом, результаты представленного исследования важны, поскольку они предполагают антигенотоксический эффект экстракта листьев P. lanceolata. Чтобы сделать определенные выводы по этому вопросу, однако, дальнейшие исследования должны быть выполнены с другими тестами системы.

Laughinghouse (2007) изучил цитотоксическое действие неочищенных экстрактов цианобактерий (синезеленых водорослей), которые могут вызывать загрязнение воды и повреждения непосредственно продуцирующими токсины. Штаммы можно проверить с помощью теста Allium cepa. Сравнение токсического и генотоксического воздействие на виды имеет основополагающее значение для оценки биологического риска загрязнителей, особенно для соединений, стойких в окружающей среде. Появление цветения в континентальных водах, используемых для потребления человеком, вызывает существенное две проблемы для лечения. С одной стороны, будучи очень маленькими организмами, они могут проходить через фильтры на водоочистных сооружениях (ВС), достигая высокой плотности в распределении сеть. С другой стороны, их токсины не удаляются обычными методами лечения (коагуляция, флокуляция, фильтрация и дезинфекция), будучи устойчивыми даже к кипячению. Помимо этих аспектов, традиционные методы лечения могут увеличить риск образования хлорорганических соединений из группы тригалометанов, которые действуют как канцерогенные соединения при воде, богатая органическими веществами, обрабатывается хлором. Снижение качества воды, особенно в средах, используемых для коммунального водоснабжения, орошение и рекреация, вызывает озабоченность. Увеличение эвтрофикации в этих системах на более высокая нагрузка питательными веществами (особенно фосфором и азотом) способствовала преобладанию токсигенных цианобактерий, угрожающих здоровью человека и животных, помимо повышения стоимость водоподготовки. Таким образом, в результате эвтрофикации пострадали многие страны. от увеличения ядовитого цветения, что является серьезной проблемой для общественного здравоохранения.[7]

В своей работе Карамова Н. С., Фатыхова Д. Г., Абдрахимова Й. Р., (2010) показали, исследование антигенотоксичских свойств соков растений чистотела большого (Ch. majus L.), подорожника большого (P. major L.) и мать-и-мачехи обыкновенной (T. farfara L.) в бактериальных тест-системах позволило выявить значительный десмутагенный эффект сока чистотела большого в SOS хромотесте и Rec тесте и его биоантимутагенный эффект в SOS хромотесте, а также биоантимутагенный эффект сока мать-и-мачехи обыкновенной в SOS хромотесте. [6]

Leme & Marin-Morales (2009) провели обширный обзор теста Allium cepa и его использование в загрязнении окружающей среды, где они сообщили, что сосудистые растения признаны превосходными генетическими моделями для обнаружения мутагенов окружающей среды и часто используется в мониторинговых исследованиях. Allium cepa входит в число видов растений, используемых для оценки повреждения ДНК, хромосомные изменения и нарушения митотического цикла. Кроме того, они сообщили, что тест использовался для оценки большого количества химических агентов, увеличивая его применение в окружающей среде, и это тест, характеризующийся быть дешевым. Они также отметили преимущества Allium cepa по сравнению с другими тестами. Короткое время подготовки к тестированию образцов и, хотя растения имеют низкие концентрации ферментов оксидаз, их результаты согласуются и могут служить предупреждением для других биологических систем, так как мишенью является ДНК, общая для всех. В этом обзоре они показали, что все типы сточных вод также считаются сложными смесями и что основными результатами являются цитотоксичность, генотоксичность и мутагенность.

В статье А. Д. Дурнев, А. С. Лапицкая (2010) [1], обобщены экспериментальные данные, полученные при изучении генотоксичности соединений растительного происхождения. Выделены соединения с доказанной и/или предполагаемой генотоксической активностью. Это — аллилизотио-цианаты, антрахиноны, аристолохиевые кислоты, гидразины, пропенилбензолы, пирролизидиновые алкалоиды, отдельные флавоноиды и др. Проведен критический анализ данных, сделано заключение, что большинство результатов требует подтверждения, поскольку получены в недостаточно информативных тест-системах. Определены актуальные направления и алгоритмы исследований в области генотоксикологии соединений растительного происхождения. В исследованиях в области доказательной генотоксикологии принято использовать ограниченное количество хорошо верифицированных тестов, каждый из которых в отдельности позволяет судить о способности индуцировать один из типов возможных генотоксических поражений: повреждения ДНК, генные, хромосомные и геномные мутации. Заключение о генотоксичности изучаемого агента и его потенциальной опасности для человека выносится на основании совокупности результатов всех тестов, при условии выявления дозовых зависимостей и/или воспроизводимости результатов в независимых сериях исследования. Расшифровка механизма генотоксического воздействия также рассматривается как надежное доказательство. При этом общепринят приоритет результатов, полученных in vivo, над данными, полученными in vitro, результатов эукариотических тестов над прокариотическими (общий алгоритм современного генотоксического исследования) [1]

Исследования Сиддики и соавт. (2011) были предприняты для проверки растительных тестов на оценку токсичности воды в Индии. В этом исследовании авторы сообщили, что растительные биопробы становятся все более популярными для токсикологических и экотоксикологических исследований.

В работе Г.В. Омельченко, Т.В. Вардуни, Е.А. Бураева (2013) [3] зафиксировано достоверное превышение уровня аберраций хромосом по сравнению с контролем. Рассчитаны коэффициенты концентрирования радионуклидов и тяжелых металлов и суммарный показатель загрязнения площадок г. Ростова-на-Дону. По результатам оценки генотоксичности экстракта пилезии многоцветковой были выявлены районы максимальной мутагенной активности атмосферного воздуха: Октябрьский, Ленинский и Железнодорожный районы (точки расположены в зоне, сочетающей промышленную и автотранспортную нагрузки). Оценка аккумуляционной способности пилезии многоцветковой по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам в условиях урбанизированной экосистемы показала, что по величине коэффициента концентрирования максимальное превышение фонового уровня. [3]

Список литературы:

1. А. Д. Дурнев, А. С. Лапицкая (2010) ФГБУ «НИИ фармакологии имени В. В. Закусова» РАМН генетическая токсикология и генетически активные факторы среды.
2. Ахальцева Л.В., Журков В.С., Ингель Ф.И. МУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ НАНОМАТЕРИАЛОВ В ТЕСТЕ ЭЙМСА. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 2019г
3. Г.В. Омельченко, Т.В. Вардуни, Е.А. Бураева (2013) “Использование бриофлоры для оценки генотоксичности атмосферного воздуха” г. РОСТОВА-НА-ДОНУ
4. Джамбетова П. М., Реутова Н. В., Ситников М. Н. Влияние нефтезагрязнений на морфологические и цитогенетические характеристики растений // Экологическая генетика. — 2005. — т. 3., № 4. — С. 5-11.
5. Джамбетова П. М., Реутова Н. В., (2006) Статья на тему «Одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg. S. L.) как удобный объект для генетического мониторинга загрязнения окружающей среды»
6. Карамова Н. С., Фатыхова Д. Г., Абдрахимова Й. Р., (2010) статья на тему «Исследование антигенотоксических свойств соков растений Chelidonium majus l., Plantago major l. и Tussilago farfara L»
7. Lage A S G et al Understanding the interaction of multi-walled carbon nanotubes with mutagenic organic pollutants using computational modeling and biological experiments Trends Analyt Chem 2011; 30 (3): 437-46. DOI:10 .1016/j. trac. 2010 .11. 013.
8. https://medside.ru/mutatsionnaya-teoriya-kantserogeneza.