Введение к работе
Актуальность. Оценка безопасности факторов окружающей среды (ФОС) для человека включает в себя изучение генотоксического, цитотоксического и мутагенного действия этих факторов на различных биологических объектах. Мутагенные свойства ФОС изучают с использованием стандартной тест-системы, включающей в качестве обязательных, два теста: тест Эймса на Salmonella typhimurium для выявления генных мутаций и учет хромосомных аберраций или микроядер в клетках костного мозга мышей или крыс in vivo (Ревазова Ю.А., Журков B.C.; OECD Guideline for the testing of chemicals, 1997). В настоящее время рекомендуется оценка мутагенного эффекта в клетках других органах млекопитающих (Eastmond D.A. et al., 2009). Одним из таких методов исследования является разработанный в НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина полиорганный микроядерный тест, включающий цитогенетический анализ клеток органов желудочно-кишечного тракта, дыхания, выделения, сперматид (Сычева Л.П., 2002, 2007; Коваленко М.А., 2005; Шереметьева СМ., 2006; Юрченко В.В. и др., 2000). В настоящее время он дополнен большим набором показателей состояния ядра клетки и применяется в виде более информативного полиорганного кариологического анализа (Рахманин Ю.А. и др., 2007).
Щитовидная железа (ЩЖ) является одним из основных органов поддержания внутреннего гоместаза организма и реагирует на любые изменения в организме, как эндогенного, так и экзогенного характера.
Ввиду интенсивного роста техногенной нагрузки неуклонно увеличивается частота заболеваний ЩЖ. Распространенность рака данного органа по данным ВОЗ увеличилась за последние 20 лет более чем в два раза (Фадеев В.В., 2003). По прогнозам ученых, при сложившейся неблагоприятной экологической ситуации рост числа заболеваний ЩЖ будет прогрессировать и далее за счет узловых форм зоба, рака ЩЖ, а также аутоиммунных заболеваний (Сошникова Н.В., 2008). Показано, что загрязнение окружающей среды вызывает токсические изменения клеток ЩЖ (Беляева Н.Н., 1998; Гансбургский М.А., 2005; Green L.M. et al., 2001).
Огромное количество химических веществ, с которыми контактирует человек в промышленности, быту, и других факторов являются известными индукторами тиреоидной патологии, среди них: 4,4- метилендианилин, флуориды, 2,4- диаминоанизол, пропилтиоурацил, 4,4-тиодианилин, нитробензол, метимазол, диэтилтиомочевина, этилентиомочевина, метилнитрозомочевина и др. Одним из таких соединений является акриламид, повсеместно распространенный в окружающей среде.
Акриламид используется для приготовления клеев, красок, тканей; в парфюмерно-косметической продукции; на полимерном производстве (стойматериалы, упаковка); в виде полимера - полиакриламида для осветления питьевой воды, для обработки муниципальных и промышленных отходов; как изолятор при строительстве дамб, туннелей и резервуаров для воды. Полиакриламидные гели применяют также в качестве имплантов в пластической хирургии (Неробеев А.И., 1997; Нио М. et al., 2002; Острецова Н.И, 2003).
В последние годы мировое сообщество обеспокоено обнаружением акриламида в продуктах, подвергнутых высокотемпературной обработке -жареном картофеле (330 мкг/кг), картофельных (1343 мкг/кг) и кукурузных чипсах (167 мкг/кг) и др. Поступление акриламида с пищей и водой, табачным дымом при обычном или пассивном курении значительно увеличивает его концентрацию в организме. Установлено, что в среднем человек потребляет 0,3-0,8 мкг/кг акриламида в день, а по данным ВОЗ ПДЦ поступления акриламида в организм человека вместе с продуктами питания -1 мкг/день.
Согласно руководству Европейской Комиссии (1988), акриламид относится: к группе 2А канцерогенов (МАИР) - «вероятно, вызывает рак у людей», ко 2-й группе мутагенов - «может вызывать генетические повреждения» и к 3-ему классу по токсичности - «возможен риск бесплодия».
ПДК акриламида в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ГН 2.1.5.1315-03) - 0,0001мг/л, лимитирующий признак вредности установлен по санитарно-токсикологическому показателю. Но по данным ВОЗ содержание акриламида в питьевой воде не должно превышать 0,0005 мг/л.
Известны мутагенные свойства акриламида, определенные при оценке клеток костного мозга. Мутагенный эффект в костном мозге мышей в виде появления микроядер, хромосомных аберраций и ДНК повреждений выявлен только в дозах 4 мг/кг и выше. В костном мозге крыс цитогенетические эффекты не выявлены при действии акриламида в дозе 100 мг/кг (Krishna G., Theiss J.C, 1995; Paulsson В. et al., 2002). В результате проведения комплексных Международных исследований по оценке эффектов акриламида, показана его тропность к ЩЖ -индукция опухолей в этом органе при действии дозы 2 мг/кг/сут. (Johnson К.А. et al., 1986). Зависимость «доза-время-эффект» при действии акриламида на ЩЖ почти не изучена, хотя в настоящее время данным исследованиям придается огромное значение (Пинигин М.А., 2001; Синицына О.О., Жолдакова З.И., Рахманин Ю.А., 2002).
Исследования ЩЖ, проводимые в настоящее время в профилактической медицине для определения негативного влияния того или иного фактора окружающей среды (ФОС), не всегда дают объективную оценку. Изучение канцерогенного действия является длительным и дорогостоящим, и ЩЖ часто не включена в перечень исследуемых органов при тестировании канцерогенов (IARC, 1994).
Обобщающие руководства по морфологической диагностике разных состояний ЩЖ, отражающие современные подходы, в отечественной литературе немногочисленны (Бомаш НЛО., 1981; Хмельницкий O.K. 2002). Исследования по изучению цитотоксического и генотоксического действия факторов окружающей среды на клетки ЩЖ единичны (Беляева Н.Н., Михайлова Р.И., Кирьянова Л.Ф. и др., 2002; Гамбургский М.А., 2005, Кораблева Т.В., 2007., Ермакова О.В., 2008; Павлов А.В.,2010). Поэтому важной проблемой в эколого-гигиенических и токсикологических исследованиях является разработка адекватных, простых в исполнении, экономически доступных и отвечающих современным диагностическим стандартам тест-систем для оценки генотоксического действия ФОС на клетки ЩЖ.
Методы оценки мутагенного эффекта различных факторов на клетках ЩЖ в эксперименте почти не разработаны. Решению этой задачи посвящены исследования, проводимые в Ярославском медицинском институте под руководством профессора А.В. Павлова. Но для постановки микроядерного теста на клетках ЩЖ авторы применяют дорогостоящий ферментный метод диссоциации клеток с исследованием ограниченного количества показателей (Гансбургский М.А., 2005; Кораблева Т.В., 2007).
Мутагенное действие акриламида на клетки ЩЖ in vivo практически не изучено. Таким образом, хорошая общая изученность вещества, его тропность к ЩЖ, индукция опухолей в этом органе, выявленная мутагенность для других органов стали основанием для выбора акриламида в качестве модельного мутагена в нашем исследовании. Поэтому целью данного исследования явилась разработка метода оценки опасности химических веществ по цитогенетическим и цитотоксическим показателям действия на клетки ЩЖ и апробация его на примере акриламида.
Для достижения цели исследования сформулированы следующие задачи:
-
Разработать метод кариологического анализа клеток ЩЖ (расширенный микроядерный метод) в эксперименте in vivo для оценки цитогенетического и цитотоксического действия химических соединений.
-
Оценить цитогенетическое и цитотоксическое действие акриламида на клетки
ЩЖ в опытах in vivo.
-
Изучить закономерности цитогенетического и цитотоксического действия акриламида на клетки ЩЖ «доза- эффект» и «время- эффект», а также от времени введения акриламида при гемитиреоидэктомии (ГТЭ).
-
Определить сопряженность кариологических и морфо-функциональных показателей состояния эпителия ЩЖ при действии акриламида и возможность использования этих показателей при тестировании химических веществ, в том числе генотоксикантов и канцерогенов.
Научная новизна. Впервые:
1) разработан метод кариологического анализа клеток ЩЖ в эксперименте in
vivo для оценки цитогенетического и цитотоксического действия химических соединений, отвечающий диагностическим стандартам и экономическим критериям;
-
на препаратах, полученных данным методом, проведена морфологическая классификация типов клеток ЩЖ крыс по форме и структуре клеточных компонентов;
-
установлены зависимости «доза- эффект» и «время- эффект» при действии акриламида на клетки ЩЖ во всем исследованном диапазоне доз. Определены цитогенетический и цитотоксический эффекты акриламида на клетки ЩЖ в эксперименте in vivo в дозах 0,004; 0,02 и 0,lLD5o;
-
дано теоретическое обоснование полученной зависимости «доза- эффект», заключающееся в снижении цитогенетического эффекта при действии акриламида в средней дозе, соответствующей 0,02 LD5o, за счет его влияния на клеточную кинетику (изменения пролиферативной активности и апоптоза);
-
преимущество комплексного подхода к оценке действия акриламида на ЩЖ подтверждено выявленной сопряженностью цитогенетических, цитотоксических и морфо - функциональных показателей.
Практическая значимость. Разработанный метод подан как Евразийская заявка на изобретение № 201000068 от 18.11.2009 г. «Способ выявления цитогенетического и цитотоксического действия факторов окружающей среды в клетках щитовидной железы».
По материалам диссертационной работы подготовлены методические рекомендации «Оценка цитогенетического и цитотоксического действия факторов окружающей среды на клетки щитовидной железы экспериментальных животных in vivo», рекомендованные для учреждений, занимающихся гигиеническими и токсикологическими исследованиями. Утверждены председателем научного совета
Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды академиком РАМН Ю.А. Рахмашшым.
Результаты диссертационной работы внедрены в практикум для студентов, проводимого Учебно-научным центром Учреждения Российской академии наук Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН и кафедры генетики Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (акт о внедрении № 12504-01-2115/66 от 31.01.2011), а также используются в учебном процессе на лекциях и семинарских занятиях Чеченского государственного университета (акт о внедрении № 1424-06-19 за 10.12.2010г.).
Работа выполнена в лабораториях цитогистологии и генетического мониторинга и НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина в рамках двух плановых тем НИР 080 и 090.
Апробация работы. Материалы диссертации апробированы на заседании Межотдельческой комиссии по апробации докторских и кандидатских диссертаций ФГБУ «НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н.Сысина» Минздравсоцразвития России 23 ноября 2010г.; представлены: на 2-й и 3-й Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Рязань, 2007, Москва 2009); Научной сессии «Экологические риски здоровью населения на Крайнем Севере» (Надым, 2007); Международном экологическом форуме «Экофорум- 2008» (Санкт-Петербург, 2008); XX Международном Конгрессе Генетиков «Genetics- understanding living systems» (Берлин, Германия, 2008); 111 Съезде Токсикологов (Москва, 2008); V Международной конференции «Донозоология-2009» (Москва, 2009); X Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 2009); Межвузовской научной конференции с международным участием «Современные проблемы гигиены, общественного здоровья и здравоохранения» (Москва, 8 декабря 2009); VI Съезде Российского общества медицинских генетиков (Ростов-на-Дону, 14-18 мая 2010); VI Международном симпозиуме «Медико-биологические проблемы безопасности населения» (Греция, 2010); Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды и Научного совета по медико-экологическим проблемам здоровья работающих «Научно-методические и законодательные основы обеспечения генетической безопасности факторов и объектов окружающей и производственной среды в целях сохранения здоровья человека» (Москва, 15-16 декабря, 2010).
Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них 2 - в журналах, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, трех глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Текст изложен на 155 страницах машинописи, иллюстрирован 30 таблицами, 39 рисунками. Указатель литературы содержит 155 источников, из них 62 отечественных и 93 иностранных авторов.
![Гигиеническая оценка модифицирующего действия факторов окружающей среды химической и радиационной природы на организм человека [Электронный ресурс]](/i/i/4501/178797.png "Гигиеническая оценка модифицирующего действия факторов окружающей среды химической и радиационной природы на организм человека [Электронный ресурс] Воробьев Андрей Павлович")
