Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема качества природной среды в условиях загрязнения ее факторами антропогенного происхождения 21
1.1. Источники мутагенных факторов 25
1.1.1. Физические мутагены 26
1.1.2. Химические мутагены 30
1.1.3. Биологические мутагены 32
1.2. Генетические последствия загрязнения природной среды 35
1.3. Заключение 47
Глава 2. Материалы и методы 53
2.1. Характеристика тест-объекта 53
2.2. Питательные среды, используемые в работе 54
2.3. Агенты, изучаемые в токсикогенетических экспериментах . 55
2.4. Стерилизация проб промышленной сточной и природной воды 60
2.5. Основные методы, используемые в работе 60
2.6. Статистическая обработка данных 64
Глава 3. Токсикогенетический подход к определению качества природной среды в условиях загрязнения ее техногенными загрязнителями 66
3.1. Способ оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения 69
3.2. Подготовка образцов, исследуемых агентов для токсикогенетического тестирования 71
3.2.1. Отбор проб сточной и природной воды 71
3..2.2. Стерилизация образцов исследуемой воды 71
3.2.3. Подготовка химических веществ для токсикогенетического тестирования 72
3.3. Проведение биотеста 73
3.4. Регистрация ответных реакций в биотесте на дрожжах 75
3.5. Анализ экспериментальных данных 78
3.5.1. Оценка токсической активности 85
3.5.2. Оценка мутагенной активности 86
3.6. Контроль точности измерений 92
Глава 4. Результаты апробации «способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей техногенного происхождения» 95
4.1. Биотестирование промышленных сточных вод на основе «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» 95
4.2. Биотестирование природных вод на основе «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» 100
4.2.1. Токсикогенетическая характеристика проб воды из р. Селенги 100
4.2..2. Токсикогенетическая характеристика природной воды из Братского водохранилища 103
4.2.3. Биотестирование химических веществ на основе «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» 113
4.3. Заключение 115
Глава 5. Токсикогенетическая характеристика очищенных сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности на основе «способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» 119
5.1. Определение токсической и генетической активности очищенных сточных вод предприятий ЦБП с применением «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» 120
5.2. Изучение изменения токсикогенетической активности очищенных сточных вод ЦБП в процессе их метаболической трансформации на примере сточных вод АО «БЛГIK» 131
5.3. Изучение изменения токсикогенетической активности очищенных сточных вод предприятий ЦБП в зависимости от степени их разведения 136
5.4. Эффективность применения «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» при исследовании сточных вод предприятий ЦБП 144
Глава 6 Характеристика токсических и мутагенных свойств сточных вод, образующихся в процессе производства целлюлозы, на основе «способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения» 147
6.1. Изучение токсического и мутагенного действия неочищенных сточных вод АО «БЛИК».. 148
6.2. Определение эффективности очистки сточных вод предприятий ЦБП 162
6.3. Токсикогенетическая характеристика сточных вод, образующихся после варочного и отбельного этапов производства целлюлозы 164
6.3.1. Токсикогенетическое исследование сточных вод, образующихся на стадии варки целлюлозы 164
6.3.2. Токсикогенетическое исследование сточных вод, образующихся на стадии отбеливания целлюлозы 168
6.3.3. Сравнительная оценка токсикогенетической активности сточных вод с основных технологических этапов производства целлюлозы 173
Глава 7. Изучение токсических и мутагенных свойств серосодержащих соединений-компонентов сточных вод предприятий целлюлозно - бумажной промышленности на основе «способа оценки токсикогенетической активности загрязнителей антропогенного происхождения» 180
7.1. Изучение токсикогенетических свойств серосодержащих компонентов сточных вод предприятий ЦБП 181
7.1.1. Токсикогенетическое исследование ДМС и ДМДС 181
7.1.2. Токсикогенетическое исследование ДМСО и ДМСФ 190
7.1.3. Сравнительная характеристика токсикогенетической активности серосодержащих компонентов сточных вод предприятий ЦБП 192
7.2. Токсикогенетические свойства смеси серосодержащих соединений - компонентов сточных вод предприятий ЦБП 199
7.2.1. Токсикогенетические исследования смесей серосодержащих соединений 200
7.2.2. Сравнительный анализ токсикогенетической активности смесей серосодержащих веществ и их составляющих компонентов 207
7.3. Токсикогенетические свойства комплексных смесей серосодержащих и фенольных соединений - компонентов 212
7.3.1. Токсикогенетические свойства комплексных смесей серосодержащих и фенольных соединений 213
7.3.2. Сравнительная характеристика токсикогенетической активности комплексных смесей и их составляющих компонентов 217
Глава 8. Изучение токсикогенетических свойств воды из природных водоемов, испытывающих постоянное воздействие промышленных сточных вод предприятий ЦБП с использованием: «способа оценки токсикогенетической активности техногенных загрязнителей» 224
8.1 .Определение токсикогенетической активности проб воды из р. Вихоревая 225
8.2. Определение токсикогенетической активности проб воды из р. Амур 232
8.3. Возможности токсикогенетического подхода для определения качества воды в природных водоемах, постоянно испытывающих техногенное воздействие 239
Заключение 242
Предложения по улучшению биологического качества сбрасываемых сточных вод предприятий ЦБП 262
Выводы 263
Список основной используемой литературы 267
Приложение 305
- Генетические последствия загрязнения природной среды
- Оценка мутагенной активности
- Определение токсической и генетической активности очищенных сточных вод предприятий ЦБП с применением «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения»
- Токсикогенетические исследования смесей серосодержащих соединений
Генетические последствия загрязнения природной среды
В природе не существует организмов, которые изменялись бы сами по себе. Этому всегда способствую факторы внешней и внутренней среды. Очевидно, что различия в условиях жизни накладывают свои отпечатки на особенности формирования особи. В связи с этим, развитие организма следует рассматривать как следствие действия двух главных факторов -реализация генетического материала, т.е. действие генотипа, и влияние со стороны факторов среды /53,318,544/.
Вместе с тем, в основе изменчивости лежат разные механизмы /42, 87,325-327/, а следовательно, и проявление действующих агентов на генетический потенциал живого организма имеет свои особенности (рисунок 3).
С одной стороны, изменения могут не затрагивать генетические структуры клетки, а поэтому они носят ненаследственный, индивидуальный характер. Эта форма изменчивости называется модификационной. В этом случае способность организма противостоять изменяющимся условиям жизни имеет приспособительный характер, определяется его гомеостазом и лежит в пределах генетически обусловленной нормы реакции /87/.
Важное значение модификации имеют в аспекте медицинских проблем. Это заключается в том, что они позволяют понять, как в условиях действия факторов среды реализуется данный генотип. А это, в свою очередь, дает возможность разрабатывать пути управления модификациями в выгодных для человека направлениях. К их числу следует отнести правильное питание, закаливание, физическое воспитание, разные гигиенические мероприятия, способствующие развитию гармонично крепкого телосложения и устранения возможности возникновения ослабляющих модификаций.
С другой стороны, изменчивость носит наследственный характер и связана с передачей генетических потенций от родителей к потомкам в ряду последующих поколений /42,87,325-327/.
В том случае, если генетический материал претерпевает многочисленные изменения под действием факторов окружающей среды, в результате чего нарушается молекулярное строение гена, а вслед за этим и биохимия, а также структура хромосом и их число, то это является следствием мутационных событий. Следовательно, мутации - это молекулярные или структурные изменения генетической информации, вызванные через взаимодействие генотипа и среды /318,544/.
Известно, что в процессе эволюции различные биологические виды максимально адаптированы к окружающей среде. При этом каждая популяция характеризуется определенным темпом спонтанного мутационного процесса, обеспечивающего необходимую гетерогенность природных популяций /32,33,179,220,289,375/. В микробных популяциях спонтанные мутации регистрируются по отдельным генам с частотой 1- (10 8 - 10" ) /125,309/. Это означает, что любая микробная популяция, достигшая численности 108- Ю10 клеток, неизбежно будет содержать различные мутанты даже тогда, когда она по происхождению была клоновой /126/.
По данным Р.К. Лекявичуса /180/ частота спонтанных хромосомных аберраций в костном мозге полевок разного вида составляет 9,97 ± 0,52 % и 9,85 ± 0,88 % соответственно, в то время как у диких птиц она варьирует от 2,37 ± 0,53 % до 8,21 ± 0,74%.
В популяции здоровых людей среднее количество клеток с цитогенетическими поражениями (ХА) в периферической крови по данным разных авторов определяется величиной от 0,0 % до 6,0 % /411,419/, а уровень сестринских хромосомных обменов (СХО) в культуре лимфоцитов равен 8,1 на клетку /53,424,452/.
Следует обратить внимание и на то, что уровень спонтанного мутирования в популяции человека зависит от возраста и пола обследованных людей, сезона проводимых исследований, а также от ряда других фактов /52,146,323,368,386,408,446/.
Анализ имеющихся данных показывает, что частота спонтанных генных мутаций в зародышевых клетках составляет Г(10" - 10"), структурных мутаций -1-10" , а общее число мутантных гамет - от 10,0 % до 20,0 % /49,53,472/. Геномные повреждения в половых и эмбриональных клетках человека по данным Maeda Т. с соавторами характеризуются нарушениями кариотипа у 0,627 % обследованных /474/.
Вместе с тем, генетическая прочность организмов в популяции имеет определенные пределы, превышение которых приводит к увеличению темпов мутационного процесса. В исследованиях, выполненных под руководством Н.П. Бочкова, была показана динамика спонтанного мутирования у человека на основе сравнения результатов методически сходных работ, проводимых в периоды 1967 -1971 и 1987-1992 гг. Установлено, что за 20 лет, отделяющих одно исследование от другого, спонтанный уровень хромосомных аберраций в клетках периферической крови возрос в 1,5 - 2,0 раза и достиг к настоящему времени 1,56 - 2,78 % /50,51/. Очевидно, что часть мутаций унаследована от родителей, другие возникли de novo в результате повреждений генома.
В отдельных случаях увеличение частоты клинически регистрируемых генетически обусловленных болезней удается связать непосредственно с действующими мутагенами среды. Bound J. С соавторами обнаружили максимальное число новорожденных с болезнью Дауна в 1963-1964 гг. Приходилось это событие на тот период времени, когда население Великобритании получило повышенную дозу облучения при выпадении радиоактивных осадков после проведения испытаний ядерного оружия в воздухе /378/.
Наблюдения, проведенные в экономически развитых странах, показали, что у новорожденных встречаются различные врожденные пороки развития. Причем частота их встречаемости в экологически благополучных зонах выявляется у 14,7 пораженных на 1000 новорожденных, тогда как в промышленных регионах, загрязненных генотоксикантами, этот показатель увеличивается до 49,0 /439/. При этом аномалии кариотипа могут составлять среди них до 24,65 % /178/.
Не является исключением и наша страна, где каждый сотый ребенок рождается с наследственно-обусловленными заболеваниями. В некоторых районах с интенсивно развитой химической, атомной, перерабатывающей промышленностью регистрируется частота рождения детей с наследственными заболеваниями примерно в два раза выше, чем в среднем по стране /49,50,53/.
В настоящее время известно 1364 наследственных заболеваний, а для 1447 болезней человека генетическая природа предполагается /465/. Наследственные заболевания могут затрагивать различные органы и системы. Отмечают, что среди детей, родившихся с различными аномалиями, примерно 39,0 % нарушений приходится на патологию опорно-двигательной системы; 14,6 % нарушений связаны с поражением нервной системы; 11,8 % нарушений обуславливают заболевания сердечно-сосудистой системы /49,250,283/. Кроме того, фиксируются и другие аномалии генетического происхождения: сросшиеся близнецы, гидроцефалия, заячья губа, волчья пасть, поражение иммунной системы и др. Именно увеличение генетического груза в человеческой популяции является одной из причин спонтанных абортов /427,508,532/.
Увеличение частоты рождения детей с наследственными заболеваниями ставит новые проблемы не только перед врачами, но и педагогами, социологами и всего общества в целом /44,56,78,177,269/.
Раньше большое число неполноценных, больных детей умирали в возрасте 3-4 лет. Сейчас, благодаря высококвалифицированной медицинской помощи, некоторые из них доживают до репродуктивного возраста. Имеют таких же, как и сами, больных детей.
Больные дети несут с собой не только горе и страдания в свои семьи, но и ложатся тяжелым бременем на бюджет страны. Появилась насущная проблема открытия не только специальных школ, но и детских дошкольных учреждений для умственно отсталых детей, детей с аномалиями развития (органы зрения, слуха, опорно-двигательной системы и др.). Кроме того, сегодня в общеобразовательных школах формируются классы коррекции для детей с низким коэффициентом интеллекта. Большое число детей с наследственной патологией находятся в учреждениях социального обеспечения. Среди них 60,0 % имеют нарушения нервной системы, 20,0 % - синдром Дауна.
Оценка мутагенной активности
Генетический аппарат Saccharomyces cerevisiae представлен хромосомами ядра и генофорами митохондрий, что позволяет учитывать мутагенную активность исследуемых агентов по способности индуцировать прямые генные мутации, обусловленные любым типом повреждения ядерной и митохоидриальной ДНК. При анализе мутагенной активности отдельно учитываются индуцированные (опыт) и спонтанно возникшие (контроль) ядерные мутанты: ауксотрофные, дыхательные (alk -мутанты), морфологические и митохондриалытые (rho -мутанты) мутанты с дыхательной недостаточностью. Данные о мутагенности в обобщенном виде представляют в виде таблиц (табл. 4-6).
Следует отметить, что при изучении индуцированного мутационного процесса, вероятность возникновения ядерных мутаций хотя и возрастает, однако на один ген в среднем не превышает 10"4 - 10"6 /125/. Поэтому при анализе небольших выборок и в контрольных вариантах ядерные мутанты могут быть выявлены лишь в единичных случаях. Таким образом, частоту встречаемости этого типа мутантов, в отличие от rho - мутантов, следует рассчитывать не в отдельной повторности опыта, а на всю проанализированную выборку колоний тест-культуры в нескольких повторностях одного варианта опыта.
Заключение о степени выраженности мутагенной активности исследуемых агентов проводится путем сопоставления частоты встречаемости мутантов разного типа в опытных и в контрольных вариантах. Для этого необходимо определить кратность превышения (&) частоты встречаемости определенного типа мутантов в опыте (f0ll) по отношению к контролю (fK). В случае, если ядерные мутанты не обнаружены в контроле, то величина &„ рассчитывается по отношению к частоте их спонтанного возникновения (1-Ю" или 0,0001 %), которая обсуждается в литературе для данной микробной культуры /125,309/ и определяется по формуле (3.10):
Определить значимость эффекта индукции мутаций можно путем сравнения частоты встречаемости мутантов определенного типа в опытном и контрольном вариантах ( f0li и fK ) с помощью критерия оценки разности генеральных долей в случае с rho" - мутантами, а для случая с ядерными мутантами лучше использовать критерий X . При сравнении двух выборочных распределений X вычисляется по формуле 3.11: при nl n2 , где Г - эмпирическая частота возникновения ядерных мутантов, г2 - теоретическая частота возникновения ядерных мутантов (контрольный или спонтанный уровень).
Метод X применяется при п 50 и только к абсолютным значениям частот (частоту возникновения ядерных мутантов нельзя выражать в процентах).
Если X 3,84 , то различия значимы на 5 % уровне значимости, Р 0,05 ; X2 6,64 - на 1 % уровне значимости, Р 0,01 ; X2 10,83 - на 0,1 % уровне значимости, Р 0,001.
В случае обнаружения достоверных различий по величине встречаемости мутантов в опытных вариантах и в контроле (Р 0,05) переходят на ранжирование уровней мутагенной активности, определяя степень мутагенности по величине & (таблицы 9 и 10).
Химический агент техногенного происхождения следует рассматривать как генетически неактивный в том случае, если его уровень мутагенности достоверно не отличается от величины мутирования в контроле и величина & не превышает 2,5.
В настоящее время накоплен достаточно большой экспериментальный материал убедительно свидетельствующий о высоком мутагенном эффекте данного агента. Уровень мутагенной активности зависит от генетической потенции индивида. N-HMM индуцирует широкий спектр мутаций. Это могут быть не только прямые генные, но и обратные мутации в генах-супрессорах, хромосомные аберрации. Кроме того, он нарушает и подавляет митотическую активность, а также изменяет плоидность. Высокие концентрации N-HMM приводят в высокому токсическому эффекту, который проявляется не только в гибели, но и в цитостатическом эффекте. Наиболее активен во время репликации ДНК /24,100,108,291,305/.
В качестве эталонного агента, обладающего выраженной мутагенной активностью, предлагаются супермутагены - ЭМС, N-HMM. Уровень мутагенной активности этих агентов, широко используемых в работах по мутагенезу как высокоактивных индукторов ядерных мутаций, хорошо известен на различных биологических объектах /13,14,24,173,536,537,548/.
В качестве эталонного агента, способного эффективно индуцировать мутационные события в митохондриальной ДНК, следует использовать N-HMM, фенол или пестицид - акрекс.
Определение токсической и генетической активности очищенных сточных вод предприятий ЦБП с применением «Способа оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей антропогенного происхождения»
В исследованиях, результаты которых представлены и обсуждаются в настоящем разделе, мы попытались выявить и количественно оценить токсические, мутагенные и промутагенные свойства сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, прошедших все технологические этапы очистки и непосредственно сбрасывающиесы в природные водоемы.
Забор пробы сточной воды для токсикогенетического анализа проводили в разное время, в период, когда предприятия ЦБП работали по полной технологической программе. Исключение составляет АООТ «У-ИЛПК», на котором пробы воды отбирали в пуско-наладочный период.
Результаты экспериментов, характеризующие неразбавленные сточные воды, прошедшие все этапы очистки на АО «БКХ», АО «БЦБК», АООТ «У-ИЛГЖ» и АО «АЦКК» по показателям токсичности -цитостатическому и летальному эффектам - представлены соответственно в таблице 24. При анализе независимо исследуемых проб сточной воды установлено, что ни одна из них не проявила цитостатического действия. Об этом свидетельствует тот факт,что формирование колоний на твердом питательном агаре: YEPD и полной среде у тест-культуры наблюдается соответственно через 36 и 48 часов в опыте, так и в контроле. В дальнейшем сформировавшиеся колонии в опытных вариантах не отставали в росте от контрольных.
В то же время все проанализированные пробы сточной воды обнаружили наличие летального эффекта. По результатам повторных опытов, выполненных с разными пробами сточной воды, рассчитали среднюю гибель дрожжевой культуры, которая позволила выявить достоверное снижение жизнеспособности дрожжевой культуры по сравнению с контролем. Следует отметить, что, анализируя экспериментальные данные, характеризующие величину летального эффекта сточных вод предприятий ЦБП, можно установить, что гибель клеток в повторных вариантах опыта имеют большую вариабилыюсть. Так, величина летального эффекта под воздействием разных проб сточной воды, отобранной на АО «БКХ», АО «БЦБК», АООТ «У-ИЛГЖ» и на АО «АЦКК», колеблется соответственно от 23,9 % до 47,2 %, от 12,7 % до 45,1 %, от 19,5 % до 25,6 %, от 25,2 % до 56,2 %. Причем уровень токсичности в каждой проанализированной пробе сточной воды достоверно отличается между собой (Р 0,05). Следовательно, и степень выраженности токсической активности изменяется от слаботоксичной до токсичной. Сравнивая токсическую активность очищенных сточных вод предприятий ЦБП (таблица 25, рисунок 9), следует отметить, что самую низкую токсичность обнаруживают сточные воды АООТ «У-ИЛПК». Под их действием погибает до 23,1 ± 1,3 % клеток культуры дрожжей. Уровень летального эффекта очищенных сточных вод АО «БКХ» и АО «БЦБК» составляет 33,8 ± 2,4 % и 31,8 ± 3,9 %. Наиболее токсичными оказались сточные воды, прошедшие все этапы очистки на очистных сооружениях АО «АЦКК», где уровень летального эффекта равен 40,3 + 5,2 %.
В соответствии с критериями, принятыми в «Способе оценки токсикогенетической активности химических загрязнителей техногенного происхождения», очищенные сточные воды, поступающие в природные водоемы с АО «АЦКК», АО «БКХ», АО «БЦБК», следует оценить как токсичные, а с АООТ «У-ИЛПК» - как умеренно токсичные.
Обобщая все вышеизложенное, можно заключить, что очищенные сточные воды предприятий ЦБП обладают токсичностью. Уровень ее активности может варьировать.
Экспериментальные данные по выявлению мутагенной активности сточных вод предприятий ЦБП после их очистки суммированы в таблицах 26-29. На селективных средах с целью выявления спонтанных и индуцированных мутантов проанализировано 59599 колоний дрожжевой культуры, в том числе 9071 в опыте со сточными водами АО «БКХ», 7506 -АО «БЦБК», 1730-АООТ «У-ИЛПК», 3801-АО «АЦКК» и 37391 в контроле.
В контрольных вариантах обнаружен только один тип мутантов-митохондриальные мутанты с дыхательной недостаточностью (rho--мутанты), частота встречаемости которых составила от 1,1-10"" до 14,1-10" Среди проанализированных колоний, выросших после воздействия на них очищенных сточных вод, выделено 708 мутантов, также имеющих нарушения в системе дыхания. Частота их возникновения в опытных вариантах превышала контрольный уровень. Так, в опытах с очищенными сточными водами АО «БКХ» этот показатель был выше в 7,3 раза, со сточными водами АО «БЦБК» - в 6,8 раза, со сточными водами АООТ «У-ИЛПК» - в 3,7 раза и со сточными водами АО «АЦКК» - в 4,7раза. При определении генетической детерминации признака дыхательной недостаточности у мутантов, выделенных в опыте, методом гибридологического анализа было установлено, что 705 индуцированных мутантов, или 99,58 %, имели мутационные нарушения в митохондриальной ДНК, т.е. являлись митохондриальными мутантами с дыхательной недостаточностью. И только 0,42 % среди зарегистрированных мутантов возникли за счет мутационных событий в ядерной ДНК, т.е. относились к ядерным мутантам с дыхательной недостаточностью (alkf - мутанты).
Кроме того, под действием очищенных сточных вод возникали в микробной популяции дрожжевой культуры и другие типы ядерных мутантов, а именно ауксотрофные (aux" ) и морфологические (rghf ) мутанты.
Частота индуцированных ядерных мутантов всех трех типов в опыте с исследуемыми сточными водами составила 4,4-10" для АО «БКХ»; 2,7-10"4 - для АО «БЦБК» и 2,6-10 4 - для АО «АЦКК». Эта величина превышает спонтанный уровень мутирования по ядерным генам в 26 - 44 раза. Следует отметить, что частоту индуцированных ядерных мутантов принято сравнивать со спонтанным уровнем, который для данной культуры равен 1-Ю"5/125,309/, так как спонтанное мутирование ядерных генов - событие достаточно редкое, вследствие чего зарегистрировать ядерные мутанты в контрольных выборках менее, чем 10 -10 колоний, не представляется возможным/126/. Таким образом, следует сказать, что сточные воды, прошедшие все этапы очистки, характеризуются мутагенной активностью. Характеризуя степень мутагенной активности по критерию индукции у тест-культуры митохондриальных мутаций, следует отметить, что очищенные стоки всех предприятий проявили слабую мутагенность -2,5 & 10 (таблица 30). В то же время они выявили мутагенное действие в отношении ядерных структур дрожжевых клеток. Исключения составляют сточные воды, прошедшие очистку на АООТ «У-ИЛПК», при воздействии которых на тест-культуру ядерные мутанты не обнаружены. Все другие проанализированные сточные воды по способности индуцировать ядерные очищенные сточные воды предприятий ЦБП (рисунок 10) следует распределить в следующий ряд: АО «БКХ», АО «БЦБК», АО «АЦКК» и АООТ «У-ИЛПК».
Токсикогенетические исследования смесей серосодержащих соединений
Для каждого анализируемого варианта было поставлено не менее четырех независимых повторности опыта, и по их результатам рассчитаны средние значения, характеризующие токсичность по показателям цитостатического и летального эффектов при данной концентрации.
Обращает на себя внимание тот факт, что при всех исследуемых концентрациях обе анализируемые смеси не обладают цитостатическим действием. В то же время, при их воздействии на клетки тест-культуры наблюдается ее гибель. Исходя из этого, в дальнейшем, обсуждая вопрос о токсических свойствах исследуемых смесей, будем иметь ввиду данные об их летальном эффекте - проценте гибели клеток микробной популяции. Следует отметить то, что токсичность смесей возрастает с повышением их концентрации. Вместе с тем, характер кривых доза-эффект различается у анализируемых смесей А и В. Об этом свидетельствуют концентрационные кривые, представленные на рисунке 25. Если при низкой концентрации (0,01 мг/л) величина гибели клеток для смеси А и В достоверно не различается, то при более высоких концентрациях (0,1-1000,0 мг/л) эти различия существенны. Для смеси В процент гибели клеток в диапазоне исследуемых концентраций в 1,4 - 1,6 раза выше, чем для смеси А. Различается и характер концентрационных кривых. В первом случае она имеет тенденцию к экспоненциальной зависимости, а вот для смеси В - линейный. Отличительной особенностью экспоненциальных кривых является одноударный тип повреждения. Для химических веществ это может быть следствием обратимости происходящих внутриклеточных взаимодействий /127,445/. Более постепенный характер нарастания летального эффекта наблюдается при линейной зависимости. Такой наклон кривой отражает многоударную кинетику возникновения леталей. И это свидетельствует о том, что при действии химических агентов на живые клетки происходят необратимые летальные повреждения. Исходя из этого, становится понятным, что возникающая гибель у дрожжевой культуры является следствием не однозначных событий протекающих под действием разных модельных смесей. По-видимому, можно указать на то, что индуцированные смесью А нарушения у культуры могут исправляться на молекулярном уровне за счет работы мощной репарационной системы культуры дрожжей, в то время как возникающие летальные повреждения под действием смеси В не репарируются.
Характеризуя уровень токсической активности исследуемых агентов следует отметить, что он прежде всего зависит от концентрации. Так, если в диапазоне низких концентраций (0,001-0,01 мг/л) они являются слаботоксичными веществами, при концентрациях 0,1-1,0 мг/л проявляют умеренную токсичность, то при более высоких концентрациях они токсичны.
Результаты экспериментов по изучению мутагенного действия смесей серосодержащих соединений представлены в таблице 58, где указаны средний процент мутирования при разных концентрациях, рассчитанных по результатам тех опытов, на которых параллельно оценивали токсичность. Для каждого варианта было проанализировано от трех до пяти тысяч колоний.
При исследовании мутагенного действия анализируемых смесей было установлено, что они индуцируют как ядерные, так и митохондриальные мутации. Ядерные мутации были обнаружены в единичных случаях как при низких, так и при высоких концентрациях смесей А и В.
Судя по данным табл. 58, трудно проследить какую-либо зависимость мутагенной активности смесей от их концентрации по отношению к ядерным генам. Можно лишь отметить, что в диапазоне исследуемых концентраций мутагенный эффект проявляет смесь В выше, чем смесь А. Частота встречаемости ядерных мутантов в опытных вариантах со смесью А составила (2,0-2,5)-10" , а для смеси В - ( 4,1-9,9)-10"4 . Среди ядерных мутантов, индуцированных смесью А, выявлены ауксотрофные и дыхательные мутанты, а смесью В, кроме названных типов, обнаружены мутанты с измененной формой колонии. При этом отметим, что в контрольных вариантах такой тип мутантов вообще не обнаружен, хотя проанализированная выборка несколько больше по сравнению с опытными вариантами. Поэтому выявленные даже единичные мутанты с ядерной детерминацией признака позволяют констатировать то, что их возникновение является следствием прямого или опосредованного действия смесей серосодержащих соединений на генетический аппарат дрожжевой клетки.
Во всем диапазоне исследуемых концентраций обе анализируемые смеси индуцировали у микробной культуры мутации дыхательной недостаточности, возникающие вследствие генетических событий в митохондриальной ДНК. Такие мутанты были выделены также и в контроле, где они встречались с частотой (6,7-8,8)-10" . Однако частота обнаружения их в опытных вариантах достоверно превышает над контролем (Р 0,05), и эта величина составляет для смеси А и В соответственно 3,5-7,5 и 4,8 - 15,6 раза. Уровень іткГ-мутагенеза зависит от концентрации исследуемых смесей. Проследить характер концентрационной зависимости их мутагенности можно по графикам, представленным на рисунке 26. Видно, как при низких, так и при высоких концентрациях смесь В, в состав которой входит ДМСО, проявляет большую мутагенность, чем смесь А. Концентрационные зависимости для обеих анализируемых смесей имеют линейный характер. Мутагенная активность коррелирует с их концентрацией.
Таким образом, из изложенного выше можно прийти к заключению, что обе изученные смеси серосодержащих соединений обладают мутагенным действием. Они способны индуцировать как ядерные, так и митохондриальные мутации у тестерной культуры дрожжей. Их мутагенная эффективность зависит от концентрации. По уровню генетической активности в диапазоне концентраций от 1000,0 до 0,1 мг/л их следует отнести к агентам со средней активностью, при более низких концентрациях - слабомутагенные агенты.
