Введение к работе
Актуальность проблемы. Загрязнение окружающей среди кс&-кобиотичєскими веществами является одной из основных проблем современности, так как стремительно растет число ксенобиотиков, поступающих в окруліающую ореду, а главное, возрастает их концентрация в среде. Пестициды - одно из ксенобиотических веществ. Они применяются более чем на 15 ылн кв.км суши, а в скруяащую среду планета их вносится до 1 ылн тонн и они стали одним из мощных экологических факторов (А.И.Куринный, М.А.Шлннская, 1976; Н.П.Дубинин, 19V7; О.Н.Прокофьев, 1083; А.Д.Кудыгина, 1984; А.И.Николаев и др., 1988).
Пестициды, псмико токсичности, вызывая наследственные изменения, могут привести к потере оортсвой типичности сельскохозяйственных растений (Г-А.Кириллова, И.А.Тихонова и др., 1987; В.В.Логьиненко, В.В.Моргун, 1982; А.З.Эргашев, 1990; А.С.Султанов, 1993), изменению генетического гоыеоста&а микроорганизмов (В.А.Бреев, 1982; М.И.Гальперина, 1985;Х.П.Ядгз-ров, 1993), животных (M.G.Akio, 1977; P.S.Poti, 1989; Л.П.Ужинцэва, О.И.Романова и др., 1989; П.Х.Хзликов, П.И.Тып-ходжаев, 1983) и человека (D.S.Rupa et al, 1989; Н.П.Бочков, А.Н.Чеботарев, 1989; П.И.Ташходжаев и др., 1993). Все это оказывает влияние ка генетичеокув структуру видов в биоцене-зах ГА.Э.Эргашев и др., 1973; П.Х.Хзликов, 1991).
В отличие от прочих загрязнителей пестициды сознательно вводятся человеком в биосферу. Оки циркулируют ь ней ВО ЕСЄ возраставших масштабах, мигрируя по трофическим цепям, и накапливаются в различных объектах природной среды. Это ведет к Неизбежному контакту с ними, практически, всего живого и значительно отягощает прогноз, их возможной генетической опасности. Поэтому необходимо провести не только тестирование пестицидов ка генетическую активность, но и, что важно, генетический мониторинг, для оценки мутагенности среды в зонах их интенсивного применения.
Одним из основных сельскохозяйственных культур е Узбекистане является хлопчатник. Ежегодно в хлопководство используется огромно,? количество пестицидов. Их применение производится на фоне перегревания организма и ультрафиолетовой инсо-
ляции, усугубляющих генетический эффект пестицидов. Однако научные работы о генетическом эффекте пестицидов, применяемых в хлопководстве, немногочисленны и они, в основном, проведены на микроорганизмах или растениях (Х.И.Иотамов, 1980; M.Sopova et зі, 1980,- О.А.Веомановз, А.Э.?ргашев, 1985; Б.Ю.Р>'отамавз, 1936; A.Kappas?, 1S86; Н.С.Бергенова, 1990; З.В.Махмудов, Н.И.Дзвидеико, П.К.Солдатов, 1990; А.Э.Эргашев, 1990; Л.С.Султанов, 1993); работ, касгящихся животных объектов, особенно млекопитающих', очень мало (Р.У.Куканбаев, 1978; Е.Л.Чиненков, С.Х.Дадамухамедова, 1983; В.Н.Фэофансв, 1BS3; М.С.Гильдиева, 1984; С.Р.Муоамухзмедова и др., 1987; C.F'.Sharma et al, 1987; Б.Ш.АСдуллаев, 1990).
Как видно из вышеизложенного, данных о генетическом эффекте пестицидов у млекопитающих слишком мало, чтобы можно было делать какие-либо выводы. Потаится почти неизученными генетический эффект пестицидов как в соматических, так и генеративных клетках при нормальной и высокой температуре воздуха; комбинированное ипоследовательное воздействие пестицидов; генетический мониторинг в условиях Узбекистана и коррекции генетического эффекта пестицидов природными антимутаген-тами.
' Цель и задачи исследования. Цель исследования - оценить мутагенную активность пестицидов, применяемых в хлопководстве, осуществить зкшого-генеглчэстзш контроль за применением пестицидов с помощью Оиомонитсринга, разработать возможные пути зашиты генома от воздействия пестицидов, исходя из экологических условий Узбекистана.
Для достижения цели необходимо было:
изучить мутагенную активность, применяемых в хлопководстве пестицидов, при однократном и многократном их воздействии на соматические и генеративные клетки;
исследовать цитоггнетичеокий эффект пестицидов при их последовательном и комбинированном воздействии;
определить.влияние высокой температуры (37С) на мутагенный эффект пестицидов;
провести генетический мониторинг природных видов позвоночных;
найти возможные пути коррекции выявленного генетического аффекта пестицидов.
- З -Научная ковкмд к практическое значение работы - впервые проведено шашелсьое и детальное исследование мутагенных свойотп яс-огиииаов: кзофоаа, трефлана, которана, проаетрнна, даиаяша, фоашюта и хлората магния, применяемых в хлопко-дадоздю, уотгшойпэш мутагенные свойства изофоса, трефлана, дожиопа, штопана и хлората ыагыга после их однократного и шюгокраїїюі-п воздействия.
определено отсутствие аддитивности и синергизма генетического эффекта одного пестицида другім при их комбиниро-вааиом и последовательном воздействии на соматические и генеративные клетки.
доказано увеличение частоты хроыосных и генных мутаций, вызванных пестицидами (хлорат магния), при высокой температуре воздуха (37С).
впервые проведен генетический мониторинг природных видов позвоночных (озерная лягушка, черепаха, воробей, дикая мышь), позволивший установить у животных, обитающих на более загрязненной пестицидами территории, в 2-5 раз больше мутаций хромосом в костном мозге по сравнению о видами, обитающими на
чгэагрнзненной территории.
впервые установлено: в популяциях диких мышей, отловленных на территории более загрязненной пестицидами, сдатно-вгакие полов сдвинуто в сторону самок, что свидетельствует о генетической устойчивости женского пола к мутагенным факторам скрунаащей среды. ' .
впервые показана возможность снятия мутагенного эффекта пестицидов (хлората магния) введением в качестве антимутагенов лекарственных препаратов (витамина Е, С и кофеина), а
также водных экстратов растений (пшеница, шпинат, одуванчик, листья зеленого чая и плодов шиповника).
Полученные в результате цитогенетических исследований действия пестицидов на соматические и генеративные клетки данные могут являться теоретической базой для понимания механизма действия этих веществ на уровне позвоночных животных. Качественная оценка реальной ошаснсотк пестицидов, обладающих мутагенным действием, будет способствовать созданию фундамои--тальных теоретических основ прогнозирования и предупреждения генетических последствий пестицидов ка человека, полезную флору н фауну.
Практическая ценность работы связана о определением генетической опаснооти изофоса, трефлаяа, которана, далапона, и хлората магния при остром отравлении организма, и, особенно важным, о установлением реальной генетической опасности этих пестицидов при их длительном поступлении в организм, особенно, - в генеративные клетки.
Полученные онтогенетические' данные показали увеличение частоты мутаций хромосом при действии пестицидов в условиях высокой температуры (37С), что необходимо учесть при применении пестицидов в условиях жаркого климата.
На основании данных генетического мониторинга длп бион-дикации мутагенов среды в условиях Узбекистана можно рекомендовать в качестве тест-объектов для водной среды - озерную лягушку, а для суии - дикую мышь, которые являются наиболее доступными и удобными для исследований.
Полученные нами данные свидетельствуют, 'что лекарственные препараты (витамины Е, Си кофеин) могут в 2-3 раза снизить мутагенный эффект пестицидов. В условиях жаркого климата нашей республики высокая температура окружающей среды вызывает обильное потовыделение, что сопровождается снижением содержания в организме витаминов. Поэтому рабочим, контактирующим с пестицидами, можно рекомендовать для профилактики витамины Е, С и кофеин. (На основании данных собственных исследований антимутагенного эффекта витаминов Е, С издан проспект для ВДНХ УэССР, 1984). В работе также показана возможность сшжения мутагенного эффекта пестицидов с.помощью водных эко-тратов растений (пшеница, шпинат, одуванчик, листья зеленого чал и плодов шиповника), рекомендованных как природные антимутагенів Сумаляк, который готовится из проросшей пшеницы не только продукт, укрепляющий организм, но и эффективный антимутагенный зкстрат. В связи с этим, его можно рекомендовать как природный антимутаген.
Данные диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций, проведении практических занятий, студентам-, медицинских институтов на кафедре медицинской биологии и генетики. Выпущена методическая оазработка для практических занятий "Еиос4ера и человек" (198Б), гдо использованы результаты исследований. Материалы диссертации также вошли в выпускаемый в четвертом квартале 1994 года издательством "Медицина"
- о -учебник. "Биология", рассчитанный для атудентов медицинских институтов (дшсердаант является одним из авторов этого учебника).
Апройа?ваа работы. Материалы диссертации доложены на Щ Всесоюзном съезде общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова (Ленинград, 1977), на XIV,'меядународкоы генетическом конгрессе (Москва, 1978), на Первом Всесоюзном совещании, посвященном генетике развития растений (Ташкент, 1380), на IV съезде Узбекского республиканского общества генетиков и селекционеров (Ташкент, 1981), на VI Всєсонзной научной конференции "Проблемы гигиены и токсикологии пестицидов" (Киев, 1981), на Международной конференции по проекту .12 программы Юв'еско "Человек и биосфера" (Москва, 1584), на XIV ежегодной конференции Европейского сообщества по,мутагенам внешней среды (Москва, 1984), на I съезде'эпидемиологов, инфекционистов и гигиенистов Туркменистана (Аихабад, 198S), на Всесоюзном совещании "Зколого-генегаческий мониторинг состояния окружающей среды" (Караганда, 1990), на Всесоюзной научной конференции "Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных материалов в народном хозяйстве" (Киев, 1990), на I съезде морфологов Узбекистана (Ташкент, 1993), на I Республиканской научно-методической конференции ''Лроблемы непрерывного экологического образования и воспитания населения" (Ташкент, 1S93), нз Второй итоговой научно-практической конференции Второго ТашГосМИ "Актуальные ' вопросы медицины" (Ташкент, 1993).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 47 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 20Б страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методики, экспериментальной части. Завершается работа заключением, выводами и рекомендациями. Библиографический указатель влючает 430 источников: 287 отечественных и 143 зарубежных авторов. Работа иллюстрирована БО таблицами и 19 рисунками.