Е.ЛАНЧИКОВА, Л.ОСИПОВА,
гимназия № 14, г. Одинцово, Московской обл.
Работа выполнена на базе НИИ медицины труда РАМН
под руководством и при участии ст. научн. сотр., к.б.н. М.Г. ДОМШЛАК

 Генетический эффект перехода никеля через плаценту у потомства первого поколения мышей WR

Загрязнение окружающей среды увеличивает генетический груз, обусловленный мутациями. Особое значение имеют мутации, передающиеся последующим поколениям. В настоящее время реальный генетический груз, по данным литературы и международной медицинской статистики, составляет около 7%.

Для предупреждения увеличения генетического груза необходимо определять опасность химических соединений на низких уровнях воздействия, которым реально может подвергаться человек, и использовать методы, регистрирующие мутации, передающиеся потомству. К такому типу генетических нарушений относятся генные мутации.

Сегодня пристальное внимание ученых приковано к проблеме загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в частности никелем и его соединениями.

Большинство исследований, проведенных на лабораторных животных, показывают, что воздействие соединений никеля увеличивает частоту появления микроядер (МЯ)* в клетках костного мозга мышей и сестринских хроматидных обменов в клетках экспериментальных животных и культуры лимфоцитов человека.

Данные, полученные при изучении действия никеля и его соединений на половые клетки, противоречивы. В одних исследованиях показано, что частота доминантных летальных мутаций (ДМЛ)** в половых клетках самцов мышей под действием хлорида никеля не увеличивается, а в других – что сульфат никеля приводит к увеличение частоты ДМЛ. Противоречивость результатов, возможно, объясняется использованием разных соединений никеля и разными уровнями воздействия. Тем не менее следует считать, что соединения никеля могут оказывать генетический эффект.

Анализ опубликованных данных показывает, что исследования мутагенного действия соединений никеля выполнены, в основном, при воздействии на одном уровне, чаще всего высоком. Это не позволяет определить пороговый или недействующий уровень генетического эффекта этих веществ. Знание порогового уровня воздействия необходимо для предупреждения нежелательных последствий контактов с никелем у людей. Кроме того, в доступной литературе отсутствуют данные относительно генных мутаций в соматических клетках мышей.

Цель настоящей работы – исследование генетического эффекта перехода никеля через плаценту у потомства первого поколения (F₁) мышей WR.

Исследование проведено на однолокусной линии мышей WR, характеризующейся высокой частотой мозаицизма, вызванной мутацией Dominant spotting Jurlovo (W^y) в W локусе 5-й хромосомы. Эта мутация вызывает изменение онкогена c-kit. Ген W^y – доминантный, обуславливает «регулярную» белую пятнистость и ослабление уровня пигментации в гетерозиготном состоянии. Ген c-kit участвует в процессах пролиферации и дифференциации нервных, тучных и мужских половых клеток. Этот ген расположен также и в 4-й хромосоме человека, что до некоторой степени позволяет переносить полученные данные на человека.

Предварительно определили, что для сульфата никеля ДЛ₅₀ (доза, вызывающая гибель животных в 50% случаев) при введении в желудок составила 100 мг/кг массы тела.

В работе были использованы самки мышей на 10–11-м дне беременности, т.к. в этот период развития эмбрионов, содержащих 150 меланоцитов, происходит большая часть мутационных событий. В желудок животным вводили сульфат никеля в дозах 5,0 мг/кг (1/20 ДЛ₅₀, доза никеля – 1,04 мг/кг) и 1,0 мг/кг (1/100 ДЛ₅₀, доза никеля – 0,21 мг/кг).

Частоту генных мутаций определяли по числу мышей с черными пятнами у первого поколения на 2- и 4-й неделях после рождения.

Сульфат никеля в указанных дозах приводил к выраженному увеличению частоты генных мутаций в пигментных клетках гетерозиготных мышей WR первого поколения по сравнению с контрольным уровнем (рm0,001). Частота мутаций W^y при воздействии сульфата никеля в этих дозах была практически одинаковой. При действии агента на уровне 1/200 ДЛ₅₀ частота мутаций не отличалась от установленного в контроле (см. таблицу). Таким образом, пороговый уровень сульфата никеля – 1,0 мл/кг, недействующий – 0,5 мл/кг.

Таблица. Частота генных мутаций в соматических клетках мышей WR первого поколения, индуцированная введением сульфата никеля

Полученные результаты согласуются с литературными данными о том, что сульфат никеля увеличивает частоту генных мутаций в определенном локусе культуры клеток китайского хомячка G₁₂. Кроме того, установлено, что сульфат никеля в тех же дозах (1/20 и 1/100 ДЛ₅₀) вызывает увеличение частоты ДМЛ и в половых клетках самцов мышей WR.

Таким образом, действие никеля вызывает генные мутации, как изолированных в соматических клетках, так и в целостном организме.

На основании данных, имеющихся в литературе и свидетельствующих о прохождении соединений никеля через плаценту, можно заключить, что трансплацентарное воздействие никеля вызывает генетический эффект.

Принимая во внимания полученные данные об увеличении частоты генных мутаций в соматических клетках и доминантных летальных мутаций в половых клетках при низких уровнях воздействия сульфата никеля, следует учитывать возможную генетическую опасность для лиц, подвергающихся воздействию соединений никеля в связи с профессией.

ВЫВОД

Соединения никеля в малых дозах при трансплацентарном воздействии оказывают генетический эффект – вызывают увеличение частоты генных мутаций (W^y) в пигментных клетках гетерозиготных мышей первого поколения.

Литература

Dhir H., Agarwal K, Sharma A. et al. Cancer Lett. 1991. V. 59. P. 9–18.

Sobti R.C., Gill R.K. Cytologia. 1988. V. 54. Р. 249–254.

Deknudt G.H., Leonard A. Toxicology. 1982. V. 25. P. 289–292.

Domchlak M.G. Sixth international nikel conference «Ecological, toxicological and human health issues associated with the mining, refining and production of nikel and companion elements». Murmansk, Russia. September 1–6, 2002. P.75.

Klein C.B., Kargasin B., Su L. Environ Health Perspect. 1994. V. 102 (Suppl. 3). Р.63–67.

Шустов В.Я. Микроэлементы в гематологии. М.: Медицина. 1967.

* МЯ формируются в результате конденсации ацентрических фрагментов хромосом или целой хромосомы, остающихся после движения хромосом во время анафазы (отставшие хромосомы). Следовательно, наличие в клетке МЯ – индикатор существования прежних хромосомных аномалий.

** ДМЛ передаются потомству, т.е. увеличивают генетический груз.