Введение к работе
Актуальность проблемы
Разноплановыми исследованиями, проведенными во второй половине двадцатого столетия, была доказана важная роль мутагенеза в возникновении наследственных, онкологических, сердечно-сосудистых и других широко распространенных заболеваний (Бочков Н.П., Чеботарев А.Н., 1989; Sobels F.H., 1989; Заридзе Д.Г., Букин Ю.В., 1990; Andreassi M.G., 2003).
Выявление этой фундаментальной причинно-следственной зависимости поставило задачу по разработке подходов к профилактике отдаленных последствий мутагенеза на основе знания его основных закономерностей (Арутюнян P.M., 1994; Дурнев А.Д., Середенин СБ., 1998; Дурнев А.Д., 2001, Fergusson L.R., 1994; De Flora S., Ramel С, 1998).
Уровни спонтанного и индуцированного мутагенеза у человека подвержены значительным вариациям и могут меняться в зависимости от методических особенностей оценки, а также от сезона, года, изменения магнитного поля Земли, индивидуальных характеристик (Чеботарев А.Н. и соавт., 2001).
Предполагается, что реализация повреждающих эффектов мутагенов может зависеть от качества пищи и характера питания, в частности, от витаминной обеспеченности организма (Дурнев А.Д., Середенин СБ., 1998; Morley А.А., Turner D.R., 1999). Это предположение базируется, с одной стороны, на сведениях об антиоксидантных свойствах витаминов С, А, Е и каротиноидов (Halliwell В., 2001; Claycombe K.J., Meydani S.N., 2001; Collins AR., 2001), с другой стороны, на определении свободнорадикального окисления как ведущего механизма индуцированного мутагенеза (Порошенко Г.Г., Абилев С.К., 1988; Дурнев А.Д., Середенин СБ., 1998; Beckman К.В., Ames В., 1998).
Действие различных витаминов на мутагенез в большинстве случаев изучалось в экспериментах на животных и in vitro. Результаты таких работ
] РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ
БЙБЛ НОТИСА ОЭ 200аю6"??
сложно экстраполировать на человека, поскольку эксперименты in vitro не отражают реальных механизмов биологического действия витаминов in vivo, а эксперименты на животных не всегда могут быть использованы из-за принципиальных различий в процессах обмена витаминов. Кроме того, было показано, что в зависимости от дозы и состава витаминных комплексов, характера экспериментов, одни и те же витамины могут проявлять анти-, ко- и даже мутагенные свойства (Дурнев АД., 2001).
Исследования, посвященные взаимосвязи витаминной обеспеченности и уровня мутагенеза у человека, представлены только единичными наблюдениями, и результаты их недостаточны для обобщающих заключений (Никитина В.А. и соавт., 1999; Дурнев А.Д. и соавт., 2002; Kucuk О. et al., 1995). Взаимосвязи между параметрами, характеризующими, с одной стороны, чувствительность клеток к мутагенным воздействиям, а с другой -обеспеченность основными нутриентами, не изучены. Между тем, такие работы могут иметь значение для обоснования подходов к возможной нутрициологической регуляции мутагенеза и для разработки конкретных способов их реализации. Эти результаты также могут играть существенную роль при интерпретации данных по мониторингу наследственной изменчивости человека и анализе влияния на наследственные структуры ставшего традиционным масштабного приема витаминно-минеральных комплексов в дозах, превышающих суточные потребности. Они могут также стать научной основой для оптимизации количественного и качественного состава витаминно-минеральных комплексов.
Цель исследования
Изучить уровень спонтанных хромосомных аберраций и интенсивность химически индуцированного in vitro мутагенеза в лимфоцитах человека на фоне приема витаминно-минералыюго комплекса с параллельным определением витаминной обеспеченности организма.
Задачи исследования
-
Оценить уровень спонтанного мутагенеза в лимфоцитах доноров методом учета хромосомных аберраций до, во время и после месячного приема витаминно-минерального комплекса.
-
Определить частоту хромосомных аберраций, индуцированных in vitro химическими мутагенами (диоксидином и хлоридом кадмия), на разных сроках приема витаминно-минерального комплекса.
-
Исследовать зависимость частоты клеток со спонтанными и индуцированными хромосомными аберрациями от содержания отдельных витаминов в плазме крови обследованных доноров.
Научная новизна
Проведенное исследование показало зависимость чувствительности клеток человека к мутагенным воздействиям от обеспеченности витаминами с антиоксидантной активностью. Установлено, что увеличение концентрации основных витаминов, вызванное длительным регулярным приемом витаминно-минерального комплекса, повышает устойчивость клеток к цитогенетическому действию хлористого кадмия и диоксидина. Показано, что частота спонтанного мутирования обратно пропорциональна содержанию в плазме крови витамина С; уровень химически индуцированных хромосомных аберраций обратно пропорционален содержанию бета-каротина и суммы каротиноидов и связан экспоненциальной зависимостью с содержанием витаминов Е и В2.
Таким образом, главным научным результатом представленной работы является практическое подтверждение гипотезы о возможности модификации индуцированного мутагенеза у человека с помощью алиментарных факторов -витаминов-антиоксидантов и витамина 1.
Теоретическая и практическая значимость
В результате проведенного исследования установлено, что применяемый витаминно-минеральный комплекс увеличивает устойчивость клеток человека к повреждающему действию химических мутагенов, не оказывает влияния на
спонтанный уровень мутирования и не вызывает комутагенной модификации цитогенетического эффекта мутагенов. Эти наблюдения открывают перспективу практического использования исследованного комплекса для профилактики индуцированного мутагенеза у человека. Кроме того, выявление зависимостей проявления цитогенетических эффектов мутагенов от концентрации витаминов в плазме крови создает доказательную базу для направленного создания витаминных комплексов с заданными антимутагенными свойствами.
Положения, выносимые на защиту:
-
Прием витаминно-минерального комплекса на протяжении месяца не влияет на спонтанную частоту хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови здоровых доноров.
-
Прием витаминно-минерального комплекса не вызывает комутагенной модификации цитогенетических эффектов хлорида кадмия и диоксидина. Напротив, он приводит к значимому снижению цитогенетических эффектов этих мутагенов. Защитный эффект приема витаминов при индукции хромосомных аберраций диоксидином зависит от его концентрации и более, выражен при использовании мутагена в меньшей концентрации.
-
Частота клеток с хромосомными аберрациями зависит от содержания отдельных витаминов в плазме крови: частота спонтанного мутирования обратно пропорциональна содержанию витамина С; уровень химически индуцированных хромосомных аберраций обратно пропорционален содержанию бета-каротина и суммы каротиноидов и экспоненциально зависит от содержания витаминов Е и Вг-
Апробация работы
Основные положения работы доложены на II Европейской цитогенетической конференции (Вена, 1999), на научной конференции «Медико-генетическая оценка пищевых продуктов» (Москва, 2003), на III конференции молодых ученых России с международным участием
«Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2004), на VII Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2004), на Ш съезде генетиков и селекционеров России «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2004), на научном семинаре Медико-генетического научного центра РАМН.
Исследование поддержано грантом РФФИ № 03-04-48591.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.
Структура и объем диссертации