Среди многих нерешенных вопросов перинатологии задержка внутриутробного развития (ЗВУР) занимает одно из первых мест в структуре перинатальной заболеваемости и смертности. Возможность длительного воздействия нарушения питания плода и новорожденного на рост, развитие и заболеваемость в последующие годы жизни уже не вызывает сомнений [3]. Разнообразие причин и противоречивость данных литературы относительно факторов риска и патогенетических механизмов гипоксии плода, значительные трудности пренатальной диагностики синдрома ЗВУР обусловливают актуальность изучения этой патологии. Гипоксия и ее сочетание со ЗВУР является мультифакториальной патологией, в реализации которой важную роль играют как наследственные, так и внешнесредовые факторы. Уменьшение массы детей коррелирует с выраженностью нарушений основных регуляторных систем организма матери [5].
В последние годы накапливается все больше фактов, свидетельствующих о том, что возникновение мутаций ‒ сложный многоступенчатый процесс, тесно связанный с ростом и метаболизмом клеток с активностью ферментов, вовлеченных в осуществление репликации, репарации и рекомбинации ДНК, с взаимодействием ядерных и цитоплазматических генов [4]. Развитие методов аналитической химии показало наличие большого количества спонтанных повреждений ДНК, возникающих под влиянием экзо- и эндогенных причин, только небольшая часть которых реализуется в цитогенетические аномалии [8].
Среди методов изучения наследственного аппарата населения, проживающего в экологически неблагоприятных регионах, наиболее информативным и достоверным является цитогенетический контроль. Хотя он и не отражает в полной мере мутационную изменчивость, но позволяет учитывать уровень хромосомных нарушений в соматических клетках человека и дифференциацию химических и радиационных воздействий. Показано отсутствие полового диморфизма по общей частоте хромосомных аберраций (ХА) и по отдельным типам повреждений хромосом [6]. Не выявлено изменений общей частоты хромосомных аберраций в зависимости от возраста, однако в старших возрастных группах зафиксирован рост количества фрагментов и снижение уровня хромосомных обменов.
Учитывая вышесказанное, целью работы было установление частоты и спектра хромосомных аберраций у здоровых новорожденных и новорожденных со ЗВУР из разных экологических регионов Прикарпатья.
Материалы и методы исследования
Материалом для исследования была пуповинная кровь 174 здоровых новорожденных и 152 новорожденных с задержкой внутриутробного развития из разных районов Ивано-Франковской области (табл. 1).
Распределение территорий Ивано-Франковской области на экологические зоны проводилось на основании экологического паспорта области и данных исследований экологического состояния Украины [2].
Проведение цитогенетического анализа новорожденных базировалось на исследовании кариотипа лимфоцитов пуповинной крови. Забор материала осуществляли стерильными шприцами с добавлением 0,01 мл гепарина, полученую смесь помещали в сумку-термос (t = 5–7 °С) и в течение 1–2 часов доставляли в аккредитированную генетическую лабораторию ГВУЗ «Ивано-Франковский национальный медицинский університет». Культивирование лимфоцитов и приготовление препаратов хромосом проводилось с помощью реактивов «PB MAX» фирмы «Gibco» по методическим рекомендациям, утвержденным МЗ Украины [1]. Окраску метафазных пластинок осуществляли GTG-методом. Исследование изготовленных препаратов проводили на оптико-электронном комплексе «Метаскан-2». Анализировали метафазные пластинки с хорошим разбросом хромосом. От каждого ребенка проанализировано не менее 30 метафазных пластинок.
Таблица 1
Распределение новорожденных Ивано-Франковской области в зависимости от экологических условий проживания
|
Исследуемые группы |
Экологические зоны |
||
|
Экологического комфорта, n = 119 |
Химического загрязнения, n = 110 |
Радиационного загрязнения, n = 97 |
|
|
Здоровые новорожденные, n = 174 |
54 |
62 |
58 |
|
Новорожденные со ЗВУР, n = 152 |
65 |
48 |
39 |
Результаты исследования и их обсуждение
Отмечено тенденцию к увеличению общего количества ХА у детей из ЗВУР сравнительно с здоровыми новорожденными из всех исследуемых экологических зон (в 1,1–1,2 раза) (табл. 2). Общее количество ХА у здоровых новорожденных из зоны экологического комфорта было в 2,0 и 2,33 раза ниже по сравнению с аналогичными показателями у новорожденных из зон химического и радиационного загрязнения.
Таблица 2
Частота типов хромосомных аберраций в лимфоцитах пуповинной крови новорожденных Ивано-Франковской области
|
Типы аберраций |
Количество аберраций у новорожденных разных экологических зон |
|||||
|
Экологического комфорта на 100 клеток, М ± m |
Химического загрязнения на 100 клеток, М ± m |
Радиационного загрязнения на 100 клеток, М ± m |
||||
|
Здоровые новорожденные |
ЗВУР |
Здоровые новорожденные |
ЗВУР |
Здоровые новорожденные |
ЗВУР |
|
|
Хромосомного типа: |
0,30 ± 0,08 |
0,52 ± 0,01 |
0,54 ± 0,12 |
0,66 ± 0,12 |
1,42 ± 0,21* |
1,61 ± 0,04 |
|
Парные фрагменты |
0,23 ± 0,06 |
0,37 ± 0,08 |
0,48 ± 0,05 |
0,54 ± 0,05 |
0,84 ± 0,18* |
0,96 ± 0,18* |
|
Аномальные моноцентрики |
0,04 ± 0,21 |
0,05 ± 0,02 |
0,04 ± 0,002 |
0,06 ± 0,002 |
0,23 ± 0,13* |
0,24 ± 0,09* |
|
Дицентрики |
0 |
0,04 ± 0,21 |
0 |
0 |
0,25 ± 0,02 |
0,26 ± 0,15 |
|
Кольцевые хромосомы |
0,03 ± 0,13 |
0,06 ± 0,03 |
0,02 ± 0,003 |
0,06 ± 0,003 |
0,10 ± 0,05* |
0,15 ± 0,05* |
|
Хроматидного типа: |
0,78 ± 0,24 |
0,68 ± 0,24 |
1,62 ± 0,008 |
1,90 ± 0,008* |
1,10 ± 0,25 |
1,31 ± 0,25* |
|
Единичные фрагменты |
0,710 ± 0,005 |
0,60 ± 0,03 |
1,40 ± 0,15* |
1,42 ± 0,15* |
1,05 ± 0,22* |
1,25 ± 0,42* |
|
Хроматидные обмены |
0,07 ± 0,002 |
0,08 ± 0,01 |
0,22 ± 0,002* |
0,48 ± 0,002* |
0,05 ± 0,04 |
0,06 ± 0,04 |
|
Всего аберраций |
1,08 |
1,20 |
2,16 |
2,56 |
2,52 |
2,92 |
Примечание. * – вероятность отличия показателей относительно зоны экологического комфорта (р < 0,05).
У новорожденных из ЗВУР общее количество ХА из зоны экологического комфорта было в 2,13 и 2,43 раза ниже аналогичных показателей у новорожденных из зон химического и радиационного загрязнения. Для определения отличий в интенсивности мутагенных нагрузок, возможности дифференциации химического и радиационного влияния проводилось изучение спектра ХА. У здоровых новорожденных из зоны экологического комфорта удельный вес аберраций хромосомного и хроматидного типов составил соответственно 24,2 и 75,8 %, из зон химического и радиационного загрязнения соответственно 21,0 и 79,0 %, а также 30,2 и 69,8 % (рис. 1).
Рис. 1. Соотношения аберраций хромосомного и хроматидного типов у новорождённых разных экологических зон Ивано-Франковской области. По оси ординат указана частота ХА в % , по оси абсцисс – экологические зоны
Полученные данные близки к результатам других исследований о соотношении аберраций хроматидного и хромосомного типов как 77 и 23 % [6]. У новорожденных из ЗВУР отмечено отличие в соотношении аберраций хромосомного и хроматидного типов: в зоне экологического комфорта – 43,33 и 56,66 %, в зоне химического загрязнения – 25,78 и 74,21 %, в зоне радиационного загрязнения – 55,13 и 44,85 %, соответственно.
Анализ типа ХА у здоровых новорожденных доказал преобладание аберраций хроматидного типа (в среднем до 75 %). У всех обследованных среди ХА чаще встречались делеции с единичными и парными фрагментами. В группе новорожденных из зоны химического загрязнения преобладали аберрации хроматидного типа (единичные фрагменты, хроматидные мосты), которые указывают на преимущество мутагенного фона химической природы. Частота единичных фрагментов в 2,0 и 1,3 раза преобладала над таковой у детей из зон комфорта и радиационного загрязнения соответственно (рис. 2).
Маркеры радиационного мутагенеза (дицентрики, парные фрагменты, разрывы) чаще встречались у новорожденных из районов с радиационным загрязнением, частота кольцевых хромосом была выше в 5,0 раз по сравнению с таковой у новорожденных из зон экологического комфорта и в 3,3 раза выше, чем у новорожденных из зоны химического загрязнения. Дицентрики встречались только у новорожденных из зоны с преобладанием радиационного загрязнения. Полученные нами данные свидетельствуют о большей частоте ХА у всех новорожденных из экологически неблагоприятных районов, что может указывать на негативное воздействие факторов окружающей среды на генетический аппарат их матерей.
У новорожденных с ЗВУР из зоны экологического комфорта в 1,73 раза чаще встречались аберрации хромосомного типа, среди них парные фрагменты в 1,60, кольцевые хромосомы в 2,0 раза по сравнению с группой здоровых новорожденных. В отличие от последних у новорожденных с ЗВУР из этой зоны определялись дицентрики, а количество аномальных моноцентриков практически не отличалось. В то же время частота аберраций хроматидного типа была ниже, чем у здоровых новорожденных из этого региона. В группе новорожденных с ЗВУР из зоны химического загрязнения количество ХА хромосомного типа превышало таковую в 1,22, аномальных моноцентриков – в 1,5, а кольцевых хромосом – в 3 раза. Наблюдалась незначительная тенденция к увеличению аберраций хроматидного типа, из них хроматидные обмены встречались в 2,18 раза чаще. В зоне радиационного загрязнения наблюдалась тенденция к увеличению ХА хромосомного типа у новорожденных из ЗВУР, частота аномальных моноцентриков и дицентриков практически не отличалась, а частота кольцевых хромосом в 1,5 раза была больше у новорожденных из ЗВУР. У последних обнаружена тенденция к увеличению аберраций хроматидного типа: единичные фрагменты и хроматидные обмены. В некоторых метафазных пластинках новорожденных с ЗВУР в 1 и 22 хромосомах наблюдались пробелы. Нестабильные ХА (дицентрики, кольца, фрагменты) приводят к гибели клеток, стабильные (транслокации, инсерции), как известно, сопровождают онтогенез, а также могут влиять на жизненно важные функции клеток [9]. Подобная генетическая нестабильность соматических клеток предусматривает глубокое влияние на генную экспрессию, что приводит к генетическим и эпигенетическим изменениям, а в дальнейшем к дегенерации и атрофии клеток, тканей.
а б
Рис. 2. Метафазные пластинки здорового новорожденного ребенка К. (А) новорожденного с синдромом ЗВУР Л. (Б) т, из зоны с неблагополучными экологическими условиями. Окраска по Гимза. Микрофотографии. Ув.: ок. 15х, об. 90х. Обозначения: 1 – дицентрик, 2 – единичный фрагмент
Полученные результаты соответствуют данным других авторов об отсуствии разницы по общей частоте ХА и по отдельным типам нарушений между лицами женского и мужского пола [7].
Заключение
Таким образом, общее количество ХА у здоровых новорожденных и новорожденных из ЗВУР из зоны экологического комфорта было в 2,0 и 2,33 и в 2,13 и 2,43 раза ниже по сравнению с аналогическими показателями у новорожденных из зон химического и радиационного загрязнения соответственно. У здоровых новорожденных из зоны экологического комфорта удельный вес аберраций хромосомного и хроматидного типов составил соответственно 24,2 и 75,8 %, в зонах химического и радиационного загрязнения соответственно 21,0 и 79,0 %; 30,2 и 69,8 %. У новорожденных из ЗВУР отмечены другие соотношения аберраций хромосомного и хроматидного типов: в зоне экологического комфорта – 43,33 и 56,66 %, в зоне химического загрязнения – 25,78 и 74,21 %, в зоне радиационного загрязнения – 55,13 и 44,85 % соответственно.
Перспективы дальнейших исследований в этом направлении состоят в сопоставлении полученных результатов с другими показателями структурных нарушений наследственного аппарата, установлении взаимосвязей хромосомных и генных патологий у здоровых новорожденных и новорожденных с синдромом ЗВУР.
Рецензенты:Ковальчук Л.Е., д.м.н., профессор, зав. кафедры медицинской биологии и медицинской генетики, ВУЗ «Ивано-Франковский национальный медицинский университет», г. Ивано-Франковск;
Попадинец О.Г., д.м.н., профессор кафедры анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии, ГВУЗ «Ивано-Франковский национальный медицинский университет», г. Ивано-Франковск.
Работа поступила в редакцию 05.12.2013.