В настоящее время список химических мутагенов насчитывает десятки веществ по числу главных функциональных центров и десятки в расчете на их производные. Вместе с тем накапливаются новые сведения о тонкостях действия мутагенов, поэтому систематика их, основанная на особенностях химического строения, взаимодействия с генетическим материалом, своеобразия биологического эффекта составляет определенные трудности [1; 15].
Исследования показали, что химические мутагены на несколько порядков превышают активность радиации, часто обладают значительно более специфическим и более тонким действием на клетку [14].
Согласно наиболее распространенной классификации, различают пять основных групп мутагенов: ингибиторы синтеза предшественников нуклеиновых кислот; аналоги азотистых оснований; алкилирующие соединения (из всех обнаруженных на сегодняшний день мутагенов они считаются наиболее сильными); окислители, восстановители, свободные радикалы и акридиновые красители [7; 9; 16; 18].
Воздействие химических препаратов на генетический аппарат человека очень трудно выявить – попытки оценить генетическую опасность химических веществ, находящихся в окружающей среде, наталкиваются на ряд серьезных трудностей [3].
Химические мутагены могут проявлять узкую специфичность в отношении организмов и даже клеток одного и того же организма (впервые идея о специфичности действия мутагенов была сформулирована И.А. Раппопортом [11; 12].
Среди других вредных условий производства цемента – высокие температуры окружающей среды, особенно вблизи дверей обжиговой печи и на её платформах, нагрев излучением и высокие уровни шума (120 децибел) вблизи шаровых мельниц.
Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента сегодня.
Основные газы, которые выбрасываются в атмосферу это – NO2 и SO2. Другие не менее вредные соединения – летучие органические соединения, CO, аммиак, HCl, и тяжелые металлы.
Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО.
Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксинов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм.
На современном облике многих развивающихся стран лежит глубокий отпечаток их исторического развития, связанного с колониальным и полуколониальным прошлым. Хотя за годы независимости развивающиеся страны добились успехов в экономике, ускорили темпы экономического роста, повысили роль в мировом хозяйстве, разрыв в ВВП на душу населения остается значительным.
Одной из развивающихся стран является Йеменская Республика. Она образовалось 22 мая 1990 г. путем добровольного объединения Йеменской Арабской Республики (НАР) и Народной Демократической Республики Йемен (НДРЙ). Йеменская экономика добилась заметного скачка в своем развитии во многих отраслях в течение нескольких лет после объединения. Заметными темпами идет развитие и цементного производства.
Рабочие по производству цемента подвергаются воздействию целого комплекса негативных физических (шум, вибрация) и химических факторов (пыль цемента, оксиды азота и серы, оксид, диоксид углерода и др.), что приводит к накоплению хромосомных аберраций в клетках крови, оценка которых приводится в ряде работ [12, 8]. Подобного же комплексного исследования для Республики Йемен не проводилось. В литературе отсутствуют сведения о результатах цитогенетического мониторинга генотоксических эффектов в разных группах населения крупного промышленного региона.В этой связи целью настоящего исследования явилось выявление уровня хромосомных аберраций у работников завода по производству цемента г. Баджиль Йеменской Республики.
Материалы и методы исследования
Проведено цитогенетическое обследование группы рабочих завода по производству цемента г. Баджиль Йеменской Республики и жителей, проживающих в ближайших населенных пунктах в радиусе одного километра. Сбор анамнестических данных проводили путем анкетирования. Всего было обследовано 130 человек, из них 72 женщины и 58 мужчин. Возраст обследованных варьировался в пределах 18–64 лет при среднем значении 36 лет.
Одновременно учитывали наличие вредных привычек (курение). Все обследуемые к моменту сбора материала были здоровы, не принимали лекарственных препаратов и в течение 3-х месяцев до начала исследования не подвергались рентгенологическим обследованиям.
Материалом для исследования являлась цельная периферическая кровь, которую забирали у доноров в асептических условиях, с немедленным помещением в гепаринизированный флакон (разведение 1:10). Посев культур проводили в течение суток после взятия крови.
Для анализа хромосом осуществляли подготовку препаратов с использованием стандартного полумикрометода культивирования лимфоцитов [7].
Фиксацию материала проводили в 3-х сменах охлажденного этанол-уксусного фиксатора (3:1). Клеточную суспензию раскапывали на химически чистые охлажденные, смоченные водой предметные стекла. Препараты сушили над пламенем спиртовки, шифровали и окрашивали 2 % раствором красителя Гимзы. Учет хромосомных аберраций проводили согласно общепринятым требованиям [6]. Для оценки цитогенетических эффектов определяли общее количество аберраций и их качественный спектр на 100 проанализированных метафаз от каждого донора. Всего проанализировано 13000 клеток (5800 мужчин, 7200 женщин).
Статистическую обработку фактического материала проводили с использованием программы «Statistica 6.0».
Результаты исследования и их обсуждение
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Изучить основные количественные показатели частот хромосомных аберраций в исследуемых выборках.
2. Дать оценку влияния факторов пола, курения на формирование частоты хромосомных аберраций.
Результаты проведенного исследования представлены в табл. 1.
Анализ цитогенетических показателей всей выборки показал, что средняя частота аберраций на 100 клеток составила 5,36 ± 0,42 %. Количество поврежденных хромосом составило (5,42 ± 0,41 %), частота разрывов – (5,45 ± 0,42 %). Основным типом аберраций были одиночные фрагменты (3,90 ± 0,34 %), встречались в три раза чаще парных фрагментов (1,22 ± 0,14 %). Хроматидные и хромосомные обмены в данной выборке встречались в 0,27 ± 0,07 % случаев и 0,15 ± 0,03 % соответственно.
Таблица 1
Характеристика цитогенетических показателей выборки завода по производству цемента (на 100 клеток)
|
Цитогенетический показатель |
Всего (N = 130) |
Мужчины (N = 58)I |
Женщины (N = 72)II |
t (p)I-II |
F (p)I-II |
|
M ± m |
M ± m |
M ± m |
|||
|
Частота аберраций |
5,36 ± 0,42 |
5,91 ± 0,72 |
4,92 ± 0,49 |
1,18 (0,24) |
1,76 (0,02) |
|
Частота одиночных фрагментов |
3,90 ± 0,34 |
4,22 ± 0,57 |
3,64 ± 0,41 |
0,86 (0,39) |
1,57 (0,07) |
|
Частота хроматидных обменов |
0,27 ± 0,07 |
0,51 ± 0,16 |
0,08 ± 0,03 |
2,98 (0,01)* |
18,02 (0,01)* |
|
Частота парных фрагментов |
1,22 ± 0,14 |
1,31 ± 0,27 |
1,14 ± 0,12 |
0,63 (0,53) |
4,02 (0,01) |
|
Частота хромосомных обменов |
0,15 ± 0,03 |
0,22 ± 0,06 |
0,08 ± 0,03 |
2,29 (0,02)* |
2,28 (0,01)* |
|
Частота разрывов |
5,45 ± 0,42 |
5,98 ± 0,72 |
5,03 ± 0,49 |
1,14 (0,26) |
1,73 (0,03) |
|
Частота поврежденных хромосом |
5,42 ± 0,41 |
5,90 ± 0,69 |
5,03 ± 0,49 |
1,05 (0,29) |
1,62 (0,05) |
Примечание. M – средняя арифметическая; m – ошибка средного; * – различия статистически достоверны при p < 0,05.
Дицентрические хромосомы без парных фрагментов встречались с частотой 0,06 на 100 клеток, что может говорить о хронизации мутагенных эффектов в соматических клетках работников вредного производства.
Сравнение цитогенетических показателей данной выборки при её разделении по полу выявило достоверные различия по таким цитогенетическим показателям, как хроматидные и хромосомные обмены, а также различие уровня ХА по такому показателю, как курение.
Сравнительный анализ между группами курящих и некурящих мужчин и женщин во всей выборке показал достоверные различия между частотой аберраций на 100 клеток, одиночными фрагментами, разрывами, частотой поврежденных хромосом, частоте хроматидных обменов (табл. 2).
Таблица 2
Сравнительная оценка между группами курящих и не курящих мужчин и женщин в выборке завода по производству цемента г. Баджиль ЙР
|
Цитогенетический показатель |
Курящие N = 64 |
Некурящие N = 66 |
t(p) |
F(p) |
|
Частота аберраций |
3,63* |
7,05* |
4,35 (0,01)* |
3,03 (0,01)* |
|
Частота одиночных фрагментов |
2,52* |
5,24* |
4,27 (0,01)* |
3,91 (0,01)* |
|
Частота хроматидных обменов |
0,09* |
0,45* |
2,47 (0,01)* |
14,51 (0,01)* |
|
Частота парных фрагментов |
0,95 |
1,47 |
1,93 (0,06) |
3,37 (0,01) |
|
Частота дицентриков |
0,09 |
0,03 |
1,51(0,13) |
2,89 (0,01) |
|
Частота хромосомных обменов |
0,09 |
0,20 |
1,67(0,10) |
1,86 (0,01) |
|
Частота разрывов |
3,75* |
7,11* |
4,27 (0,01)* |
2,85 (0,01)* |
|
Частота поврежденных хромосом |
3,75* |
7,03* |
4,25 (0,01)* |
2,71 (0,01)* |
Примечание. M – среднее арифметическое; * – различия статистически достоверны при p < 0,05.
Среди мужчин 79,31 % было курящих; среди женщин – 27,77 % от всей выборки.
Выводы
Таким образом, заканчивая рассмотрение полученных данных по заводу по производству цемента в г. Баджиль, можно отметить:
1. Для работников производства частота аберраций на 100 клеток составила 5,36 ± 0,42 % и превышала норму, установленную для контрольной выборки в пять раз.
2. Уровень структурных аберраций хромосом в профессиональных контингентах не зависит от пола и возраста.
3. В исследуемой группе общее увеличение частоты аберраций достигается за счет одиночных фрагментов.
4. Дицентрические хромосомы без парных фрагментов встречались с частотой 0,06 на 100 клеток, что может говорить о хронизации мутагенных эффектов в соматических клетках работающих во вредных цехах производства.
5. Курение является фактором слабой модификации частоты аберраций в условиях изученного производства. Фактор курения оказывал влияние на увеличение числа ХА обследуемых лиц на заводе по производству цемента.
6. В условиях промышленного региона мутагенному воздействию загрязнителей подвержены не только работники цементного завода, но и практически все население, проживающее в пунктах – резидентах этих производств. Существует снижение градиента цитогенетического эффекта в ряду: рабочие основных профессий → административный и вспомогательный персонал → население города.
Выполнено в рамках ФЗ 4.4614.2011.
Рецензенты:
Полоников А.В., д.м.н., профессор, кафедра биологии, медицинской генетики и экологии, Курский государственный медицинский университет, г. Курск;
Солодилова М.А., д.б.н., профессор, кафедра биологии, медицинской генетики и экологии, Курский государственный медицинский университет, г. Курск.
Работа поступила в редакцию 14.12.2012.