Комбинированное действие мутагенов. Оценка безопасности окружающей среды
В генетике основополагающее биологическое понятие гомеостаза верифицируется как приспособительное свойство организма динамически изменять реакцию генотипа на повторные нарушения условий среды при том, что функции организма существенно не меняются. Поскольку все жизнеобеспечивающие системы организма (иммунная, гормональная, нервная и др.) взаимосвязаны, нарушение гомеостатического равновесия, индуцированное факторами окружающей среды, может быть причиной модификации мутагенных эффектов, что более вероятно при комплексном воздействии генотоксикантов. Например, в соответствии с теорией физиологического мутагенеза, разработанной М.Е.Лобашевым (1947), в экспериментах на млекопитающих была однозначно доказана мутагенность психоэмоционального стресса.
Принимая во внимание колоссальные стрессорные нагрузки нашего времени, крайне важно учитывать возможное модифицирующее влияние этого фактора на другие мутационные воздействия. В серии исследований по изучению комбинированных воздействий эмоционального стресса и химических факторов выявлен мутагенный эффект, отличный от аддитивного.
Четкие представления о механизме совместного действия ионизирующей радиации и химических соединений отсутствуют, что не дает возможности предсказывать результаты их комбинированного воздействия. Н.П.Бочков и А.Н.Чеботарев при анализе данных о цитогенетических эффектах комбинированного действия химических веществ и облучения на организм человека отметили увеличение общего количества хромосомных аберраций, причем в основном за счет аберраций хромосомного типа. По-видимому, в ближайшее время следует ожидать расширения работ по изучению совместного действия радиации (в первую очередь радионуклидов) и химических загрязнителей среды, что связано с повышенным интересом к этой проблеме после аварии на Чернобыльской АЭС и ряде других.
Из сказанного выше следует, что взаимодействие мутагенных факторов окружающей среды отличается многоуровневыми (среда, организм, ткань, клетка) и разнонаправленными характеристиками. Поскольку экспериментальная проработка всех возможных вариантов оценки потенциальной мутагенности сложных смесей и комбинированных мутагенных воздействий не представляется реальной, необходимо оценивать суммарную мутагенность в среде обитания человека. В настоящее время прослеживаются два подхода к решению комплексной проблемы организации и проведения генетического мониторинга загрязнений окружающей среды и генетического здоровья населения:
- анализ суммарной мутагенности образцов различных компонентов среды (атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны на предприятиях, питьевой воды и воды водоисточников, почвы и пищевых продуктов, лекарственных средств и пр.) на лабораторных тест-объектах в классических генетических экспериментах;
- эпидемиологический подход — проведение натурных исследований на растительных и животных объектах в условиях производства и в экологически опасных регионах, а также оценка генетических повреждений у человека. Остановимся подробнее на основных задачах и сложностях каждого из этих подходов. Отбор и подготовка проб для введения их в генетический эксперимент — один из наиболее важных вопросов при оценке суммарной мутагенности загрязнений различных объектов окружающей среды.
Как правило, в связи с низкими (для выявления мутагенов на генетических тест-объектах) концентрациями генотоксикантов прибегают к концентрированию проб воздуха, воды и пр., осуществляемому с помощью экстракции компонентов пробы органическими растворителями и(или) водой. Изучены свойства многих растворителей, пригодных для этих целей, но большинство исследователей пользуются ацетоном, бензолом, диметилсульфоксидом. При сравнении получаемых мутагенных эффектов проб воздуха, отобранных на специальные фильтры различных составов, значительных различий не выявлено. Неоднозначна проблема фракционирования проб (суммарные экстракты). Так, разделение сложных смесей на фракции не позволяет определить возможные антагонистические и синергидные процессы, которые могут происходить в нативных смесях.
Например, в тесте Эймса был оценен эффект смешения некоторых полициклических ароматических углеводородов и показано, что мутагенность бенз(а)пирена возрастала при добавлении не мутагенного антрацена. С другой стороны, антрацен снижал мутагенность 7,12-диметилбенз(а)ант-рацена и бенз(а)антрацена. При фракционировании проб нельзя точно предсказать суммарную мутагенность и требуется осторожно интерпретировать такие данные. Интересны результаты международного межлабораторного исследования в зависимости от способов экстракции при изучении мутагенности сложных смесей воздушных загрязнений (выбросы дизельного топлива, угольного дегтя, бенз(а)пирена и 1-нитропирена). Авторы определяли повторяемость (внутрилабораторная вариабельность) и воспроизводимость (межлабораторная вариабельность) оценки мутагенности в тесте Эймса.
Оба показателя варьировали очень широко. По общему мнению, именно межлабораторные различия в процедуре экстракции стали главной причиной несовпадения результатов (57 % всей вариабельности). Разработка стандартного протокола экстракции проб воздушных загрязнений крайне необходима для получения сравнимых результатов.
