Анализ уровня спонтанного мутагенеза у коренных жителей Курской области

В статье приведены данные анализа частоты возникновения спонтанных хромосомных аберраций в соматических клетках здоровых жителей Курской области в возрасте 19–22 лет. Фоновый уровень спонтанного мутагенеза составляет 1,14±0,10 %, при этом наблюдается преобладание аберраций хроматидного типа — ацентрических (парных и непарных) фрагментов.

Ключевые слова: генетический мониторинг, спонтанный мутагенез, хромосомные аберрации.

Генетический мониторинг играет значительную роль в оценке генотоксичности окружающей среды и состояния здоровья населения. Организм человека на сегодняшний день испытывает колоссальную нагрузку со стороны техногенных факторов среды [5]. Изучение последствий таких воздействий на наследственный материал позволяет выявить наиболее приоритетные повреждающие факторы и проанализировать их влияние на организм, что в конечном итоге необходимо для формирования стратегии создания благоприятной окружающей среды.

Генетический мониторинг человека имеет в своем арсенале множество методов исследования генетической структуры популяции. Одним из самых доступных и репрезентативных является цитогенетический метод оценки уровня спонтанного мутагенеза в соматических клетках человека [4]. Поскольку процесс спонтанного мутагенеза обусловлен ненаправленным действием совокупности множества факторов, данный метод позволяет оценить комплексное влияние среды на организм.

Повреждение ДНК, например, в результате ошибок репликации, происходит постоянно даже в благоприятных условиях, однако в норме все нарушения элиминируются системой репарации ДНК [2]. Возникновение хромосомных аберраций в соматических клетках человека свидетельствует о нестабильности генетического материала, и для достоверной оценки степени повреждения ДНК важно знать фоновый уровень мутагенеза, с которым проводят сравнение и делают выводы о генотоксичности среды.

Целью данного исследования явилось изучение фонового уровня спонтанного мутагенеза у здоровых жителей Курской области.

Материалы и методы исследования.

Данное исследование было проведено на базе НИЛ «Генетика» Курского Государственного Университета. Материалом для исследования послужила выборка из 30 коренных жителей Курской области в возрасте 19–22 лет.

Приготовление цитогенетических препаратов осуществлялось с помощью полумикрометода [3]. Культуру соматических клеток получали из лимфоцитов периферической крови после стимуляции ФГА и инкубации в течение 72 часов. Обработка колхицином длилась 1,5 часа. Фиксированные препараты окрашивались рутинным методом красителем Романовского-Гимза. Статистическую обработку полученных результатов проводили в программе Microsoft Excel 2010.

Результаты исследования.

Результаты исследования уровня спонтанного мутагенеза у жителей Курской области представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика хромосомных аберраций

Обозначения: ЧА — частота аберраций, ЧОФ — частота одиночных фрагментов,ЧХТО — частота хроматидных обменов, ЧПФ — частота парных фрагментов, ЧХО — частота хромосомных обменов, ЧРХ- частота разрывов хросмосом, ЧВПХ — частота поврежденных хромосом

Из таблицы видно, что среднее значение уровня спонтанного мутагенеза составляет 1,14±0,10 %, число поврежденных хромосом при этом равно 1,16±0,09. Эти данные соответствуют нормальному уровню спонтанного мутагенеза, определенного Бочковым, от 1 до 3 % [1]. При этом у мужчин наблюдается небольшое превышение по частоте аберраций (1,34±0,15 %), над женщинами — 0,94±0,09 %, которое подтверждается статистически с достоверностью р=0,031. По количеству поврежденных хромосом так же наблюдается различие — 1,38±0,14 и 0,94±0,09 у мужчин и женщин, соответственно.

В целом по популяции число аберраций хроматидного типа составляет 68,6 %, что более чем в два раза превышает число аберраций хромосомного типа — 31,4 %. Преобладание аберраций хроматидного типа говорит о преимущественном воздействии химических факторов. При рассмотрении данного показателя в зависимости от пола, следует отметить, что соотношение несколько меняется. У мужчин преобладание хроматидного типа увеличивается (73 % аберраций), а у женщин разница снижается: число аберраций хроматидного типа — 58 %, а хромосомного — 42 %.

Ацентрические фрагменты составляют 90 % всех обнаруженных хромосомных аберраций, при этом количество одиночных фрагментов составляет 59,5 %, что почти в два раза превышает количество парных — 29,5 %. У мужчин, за счет преобладания аберраций хроматидного типа, количество одиночных фрагментов так же выше, чем у женщин — 64 % против 53 %. Данное различие подтверждается статистически (F=2,69, р=0,027).

Аберрации обменного типа составляют, в среднем, всего 10 %, из них хромосомных обменов 20 %, а хроматидных 80 % (Рис.1). Причем такие сильные различия наблюдаются только у мужчин, у которых 92 % составляют хроматидные обмены и лишь 8 % хромосомные. У женщин они представлены в соотношении 50 %:50 %. Различия между показателями обменных аберраций по полу имеет статистическое обоснование (F= 2,88, р=0,011).

Рис.1. Соотношение типов аберраций.

Частота разрывов хромосом всего составила 1,18±0,09, причем у мужчин их количество несколько больше, чем у женщин -1,38±0,14 и 0,98±0,09, соответственно, что подтверждается статистически с достоверностью р=0,040.

У всех обследованных лиц встречалось от 1 до 3 аберраций на 100 клеток. Процентное распределение частоты аберраций представлено в таблице 2.

Таблица 2

Процентное распределение по встречаемости аберраций

Наибольший процент обследуемых несли по одной аберрации на 100 клеток, при этом женщин с таким количеством нарушений было примерно в два раза больше. По две аберрации встречалось у 36 % мужчин и у 8 % женщин. При этом у 4 % мужчин наблюдалось по 3 аберрации на 100 клеток.

Таким образом, в результате исследования было установлено, что фоновый уровень спонтанного мутагенеза у коренных жителей Курской области в возрасте 19–22 лет составляет, в среднем, 1,14±0,10 %, причем у мужчин этот уровень несколько выше, чем у женщин. В среднем по популяции обследованные несут по одной аберрации на 100 клеток. Большее количество аберраций хроматидного типа говорит о преобладании воздействия химических факторов, чем ионизирующего излучения. Наиболее часто встречающимся типом аберраций оказались ацентрические (парные и одиночные) фрагменты — нестабильные мутации, которые элиминируются в ходе клеточного деления, в связи с отсутствием у них центромер.

Литература:

1.         Бочков, Н. П. База данных для анализа количественных характеристик частоты хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов периферической крови человека / Н. П. Бочков, А. Н. Чеботарев, Л.Д.,Катосова, В. И. Платонова // Генетика. 2001. Т. 37, вып. 4. С. 549–550.

2.         Динамика популяционных генофондов при антропогенных воздействиях/ под ред. Ю. П. Алтухова. М.:Наука, 2004. С. 33–35.

3.         Захаров А. Ф.. Хромосомы человека. Атлас / А. Ф. Захаров, В. А. Бенюш, Н. П. Кулешов.М.: Медицина, 1982. С.179–181.

4.         Трубникова Е. В. Уровень спонтанного мутагенеза у больных злокачественными лимфомами в Курской области / Е. В. Трубникова, В. П. Иванов, Г. В. Куденцова и др. / Проблемы экологии в науке и образовании: материалы межвуз. науч. конф. Курск, 2004. — С. 42–44.

5.         Цаценко Л. В. Генетический мониторинг/Л. В. Цаценко, И. Б. Резникова. Краснодар: КубГУ, 2007. С. 57–58.