medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2018-97-3-220-225medlit-519Research ArticleГИГИЕНА ТРУДАOCCUPATIONAL HYGIENEКариологический статус буккальных эпителиоцитов шахтёров с профессиональными лёгочными патологиямиKaryological status of buccal epithelial cells of miners with occupational lung pathologieshttps://orcid.org/0000-0001-9952-7854МейерАлина ВикторовнаMeyerAlina V.

Канд. биол. наук, ст. преподаватель кафедры генетики ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет».

e-mail: shapo-alina@yandex.ru

Assistant professor of the department of Genetics Kemerovo State University.

e-mail: shapo-alina@yandex.ru

shapo-alina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4645-7009ТолочкоТ. А.TolochkoT. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9910-3477ЛитвинА. В.LitvinA. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3485-9123МининаВ. И.MininaV. I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1789-586XКулеминЮ. Е.KuleminYu. E.noemail@neicon.ruФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет» Минобрнауки РоссииKemerovo State UniversityФедеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАНFederal Research Center for coal and Coal Chemistry of the SB RASФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет» Минобрнауки России; Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАНKemerovo State University; Federal Research Center for coal and Coal Chemistry of the SB RAS201814102020973220225Copyright © Мейер А.В., Толочко Т.А., Литвин А.В., Минина В.И., Кулемин Ю.Е., 20202020Мейер А.В., Толочко Т.А., Литвин А.В., Минина В.И., Кулемин Ю.Е.Meyer A.V., Tolochko T.A., Litvin A.V., Minina V.I., Kulemin Y.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/519Введение

Введение. Угольная пыль является основным флогогенным фактором развития хронического пылевого бронхита у шахтёров. Функциональная активность буккального эпителия в значительной степени определяет реактивность организма и модулирует развитие патологического процесса.

Материал и методы

Материал и методы. У 49 шахтёров (средний возраст 51,08 ± 0,51 лет), имеющих в анамнезе хронический пылевой бронхит, 55 шахтёров (средний возраст 50,96 ± 0,37 лет), не имеющих профессиональных заболеваний, и 52 мужчин контрольной группы (средний возраст 50,61 ± 3,27 лет) с использованием микроядерного теста определены частоты встречаемости буккальных эпителиоцитов с микроядрами, ядерными протрузиями «пузырёк», «битое яйцо», «язык», а также двуядерных клеток и клеток со сдвоенным ядром.

Результаты

Результаты. Для группы шахтёров без профзаболеваний частота встречаемости клеток с микроядрами и сдвоенными ядрами составила 0,73 ± 0,99‰ и 4,25 ± 3,75‰, для контрольной группы 0,31 ± 0,53‰ (р = 0,0384) и 2,89 ± 2,76‰ (р = 0,0195) соответственно. Значимые отличия для группы шахтёров с хроническим пылевым бронхитом относительно шахтёров без профзаболеваний установлены по следующим ядерным аномалиям: микроядро (1,69 ± 1,29‰; 0,73 ± 0,99‰; р = 0,0384), протрузия «пузырёк» (2,43 ± 2,08‰; 1,20 ± 1,51 ‰; р = 0,7175), суммарная частота протрузий (3,67±2,88‰; 1,81±2,01‰; р = 0,0001), двуядерность (5,51 ± 4,28‰; 3,85 ± 4,01‰; р = 0,0129) и сдвоенное ядро (7,43 ± 4,45‰; 4,25 ± 3,75‰; р < 0,0001).

Обсуждение

Обсуждение. Значимых ассоциаций уровня ядерных аномалий со стажем работы и наличием вредной привычки (курение) ни в одной из обследованных групп не выявлено.

Заключение

Заключение. Таким образом, производственные факторы подземной угледобычи индуцируют кластогенные и анеугенные эффекты; усугубление гипоксии, связанное с нарушением функций внешнего дыхания, воздействием медиаторов воспаления и нарушением редокс-гомеостаза значительно повышают частоту кариологических повреждений в буккальных эпителиоцитах.

Introduction

Introduction. Coal dust is the main phlogogenic factor in the development of chronic dust bronchitis in miners. The functional activity of buccal epithelium largely determines the reactivity of the body and modulates the development of the pathological process. 

Material and methods

Material and methods. 49 miners (mean age of 51.08 ± 0.51 years) with a history of chronic dust bronchitis, 55 miners (mean age of 50.96 ± 0.37 years), without occupational diseases, and 52 men of the control group (mean age of 50.61 ± 3.27 years) were examined with the use of micro-nuclear test to determine the frequency of prevalence rate of buccal epithelial cells with micronuclei, nuclear protrusion “bubble”, “broken egg”, “tongue”, as well as binuclear cells and double-nuclei cells.

Results

Results. In miners without occupational diseases, the frequency of the occurrence of cells with micronuclei and double-nuclei was 0.73 ± 0.99‰ and 4.25 ± 3.75‰, for the control group — 0.31 ± 0.53‰ (p = 0.0384) and 2.89±2.76‰ (p = 0.0195), respectively. Significant differences in miners with chronic dust bronchitis regarding the miners without occupational diseases were established on the following nuclear anomalies: the micronuclei (1.69 ± 1.29‰; 0.73 ± 0.99‰; p = 0.0384), protrusion “bubble” — (2.43 ± 2.08‰; 1.20 ± 1.51 ‰; p = 0.7175), the total frequency of protrusion (3.67±2.88‰; 1.81±2.01‰; p = 0.0001), binucleatedness (5.51 ± 4.28‰; 3.85 ± 4.01‰; p = 0.0129) and double-nuclei — (7.43 ± 4.45‰; 4.25 ± 3.75‰; p < 0.0001). 

Discussion

Discussion. No significant associations between nuclear anomalies with work experience and presence of harmful habits (smoking) were found in any of the examined groups. 

Conclusion

Conclusion. Thus, factors of underground mining production induce clastic and aneugenic effects; worsening hypoxia, related with the deterioration of respiration functions, the influence of inflammatory mediators and impaired redox homeostasis significantly increase the frequency of karyological damage in buccal epithelial cells.

угольпрофессиональные заболеванияхронический пылевой бронхитповреждения ДНКмикроядерный тест на буккальных эпителиоцитахcoaloccupational diseaseschronic dusty bronchitisDNA damagemicronucleus test on buccal epithelial cellsReferencesChen Y., Shan N., Huggins F.E., Huffman G.P. Transmission electron microscopy investigation of ultrafine coal fly ash particles. Environ. Sci. Technol. 2005; 39(4): 1144-51.Chen Y., Shan N., Huggins F.E., Huffman G.P. Transmission electron microscopy investigation of ultrafine coal fly ash particles. Environ. Sci. Technol. 2005; 39(4): 1144-51.Schins R.P., Borm P.J. Mechanisms and mediators in coal dust induced toxicity. Ann. Ocup. Hyg. 1999; 48(1): 7-13.Schins R.P., Borm P.J. Mechanisms and mediators in coal dust induced toxicity. Ann. Ocup. Hyg. 1999; 48(1): 7-13.Ellmerich S., Djouder N., Shjller M., Klein J.P. Production of cytokines by monocytes, ephithelial and endothelial cells activated by Streptococcus bovis. Cytokine. 2000; 12(1): 26-31.Ellmerich S., Djouder N., Shjller M., Klein J.P. Production of cytokines by monocytes, ephithelial and endothelial cells activated by Streptococcus bovis. Cytokine. 2000; 12(1): 26-31.Yanagita M., Shimabucuro Y., Nozaki T., Yoshimura N., Watanabe J., Koide H. et al. IL-15 up-regulates iNOS expression and NO-production by gingival ephithelial cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002; 297(2): 329-34.Yanagita M., Shimabucuro Y., Nozaki T., Yoshimura N., Watanabe J., Koide H. et al. IL-15 up-regulates iNOS expression and NO-production by gingival ephithelial cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002; 297(2): 329-34.Thomas P., Hollad N., Bolognesi C., Kirsch-Volders M., Bonassi S., Zeiger E. et al. Buccal micronucleus cytome assay. Nat. Protoc. 2009; 4(6): 825-37.Thomas P., Hollad N., Bolognesi C., Kirsch-Volders M., Bonassi S., Zeiger E. et al. Buccal micronucleus cytome assay. Nat. Protoc. 2009; 4(6): 825-37.Сычева Л.П. Биологическое значение, критерии определения и пределы варьирования полного спектра кариологических показателей при оценке цитогенетического статуса человека. Медицинская генетика. 2007; 6(11): 3-11Sycheva L.P. Full range of karyological indicators limits of variation, determining criterias and biological significance in assessing of human cytogenetic status. Meditsinskaya genetika. 2007; 6(11): 3-11. (in Russian)Volobaev V.P., Sinitsky M.Yu., Larionov A.V., Druzhinin V.G., Gafarov N.I., Minina V.I. et al. Modifying influence of occupational inflammatory diseases on the level of chromosome aberrations in coal miners. Mutagenesis. 2016; 31(2): 225-9.Volobaev V.P., Sinitsky M.Yu., Larionov A.V., Druzhinin V.G., Gafarov N.I., Minina V.I. et al. Modifying influence of occupational inflammatory diseases on the level of chromosome aberrations in coal miners. Mutagenesis. 2016; 31(2): 225-9.Holland N., Bolognesi C., Kirsch-Volders M., Bonassi S., Zeiger E., Knasmueller S. et al. The micronucleus assay in human buccal cells as a tool for biomonitoring DNA damage: the HUMN project perspective on current status and knowledge gaps. Mutat. Res. 2008; 659(1-2): 93-108.Holland N., Bolognesi C., Kirsch-Volders M., Bonassi S., Zeiger E., Knasmueller S. et al. The micronucleus assay in human buccal cells as a tool for biomonitoring DNA damage: the HUMN project perspective on current status and knowledge gaps. Mutat. Res. 2008; 659(1-2): 93-108.Leon-Mejia G., Quintana M., Debastini R., Dias J., Espitia-Perez L., Hartmann A. et al. Genetic damage in coal miners evaluated by buccal micronucleus cytome assay. Environ. Saf. 2014; 107: 133-9.Leon-Mejia G., Quintana M., Debastini R., Dias J., Espitia-Perez L., Hartmann A. et al. Genetic damage in coal miners evaluated by buccal micronucleus cytome assay. Environ. Saf. 2014; 107: 133-9.Rohr P., da Silva J., da Silva F. R., Sarmento M., Porto C., Debastiani R. et al. Evaluation of genetic damage in open-cast coal mine workers using the buccal micronucleus cytome assay. Environ. Mol. Mutagen. 2013; 54(1): 65-71.Rohr P., da Silva J., da Silva F. R., Sarmento M., Porto C., Debastiani R. et al. Evaluation of genetic damage in open-cast coal mine workers using the buccal micronucleus cytome assay. Environ. Mol. Mutagen. 2013; 54(1): 65-71.Петрашова Д.А., Белишева Н.К., Пелевина И.И., Мельник Н.А., Зользер Ф. Генотоксические эффекты в буккальном эпителии горняков, работающих в условиях облучения природными источниками ионизирующего излучения. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011; 13(1): 1792-6Petrashova D.A., Belisheva N.K., Pelevina I.I., Mel’nik N.A., Zol’zer F. Genotoxic effects in the buccal epithelium of the miners, occupationally exposure to natural sources of ionizing radiation. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2011; 13(1): 1792-6. (in Russian)Nersesyan A. Nuclear buds in exfoliated human cells. Mutat. Res. 2005; 588(1): 64-8.Nersesyan A. Nuclear buds in exfoliated human cells. Mutat. Res. 2005; 588(1): 64-8.Serrano-Garcia L., Montero-Montoya R. Micronuclei and chromatid buds are the result of related genotoxic events. Environ. Mol. Mutagen. 2001; 38(1): 38-45.Serrano-Garcia L., Montero-Montoya R. Micronuclei and chromatid buds are the result of related genotoxic events. Environ. Mol. Mutagen. 2001; 38(1): 38-45.Zeljezic D., Garaj-Vrhovac V. Chromosomal aberrations, micronuclei and nuclear buds induced in human lymphocytes by 2,4- dichlorophenoxyacetic acid pesticide formulation. Toxicology. 2004; 200(1): 39-47.Zeljezic D., Garaj-Vrhovac V. Chromosomal aberrations, micronuclei and nuclear buds induced in human lymphocytes by 2,4- dichlorophenoxyacetic acid pesticide formulation. Toxicology. 2004; 200(1): 39-47.Montero R., Serrano L., Davila V., Segura Y., Arrieta A., Fuentes R. et al. Metabolic polymorphisms and the micronucleus frequency in buccal epithelium of adolescents living in an urban environment. Environ. Mol. Mutagen. 2003; 42(3): 216-22.Montero R., Serrano L., Davila V., Segura Y., Arrieta A., Fuentes R. et al. Metabolic polymorphisms and the micronucleus frequency in buccal epithelium of adolescents living in an urban environment. Environ. Mol. Mutagen. 2003; 42(3): 216-22.Fenech M., Crott J.W. Micronuclei, nucleoplasmic bridges and nuclear buds induced in folic acid deficient human lymphocytes-evidence for breakage-fusion-bridge cycles in the cytokinesis-block micronucleus assay. Mutat. Res. 2002; 504(1-2): 131-6.Fenech M., Crott J.W. Micronuclei, nucleoplasmic bridges and nuclear buds induced in folic acid deficient human lymphocytes-evidence for breakage–fusion–bridge cycles in the cytokinesis-block micronucleus assay. Mutat. Res. 2002; 504(1-2): 131-6.Shimizu N., Itoh N., Utiyama H., Wahl G.M. Selective entrapment of extrachromosomally amplified DNA by nuclear budding and micronucleation during S phase. J. Cell Biol. 1998; 140(6): 1307-20.Shimizu N., Itoh N., Utiyama H., Wahl G.M. Selective entrapment of extrachromosomally amplified DNA by nuclear budding and micronucleation during S phase. J. Cell Biol. 1998; 140(6): 1307-20.Gadhia P.K., Thumbar P.P., Kevadiya B. Cytome assay of buccal epithelium for bio-monitoring genotoxic assessment of benzene exposure among petrol pump attendants. Int. J. Hum. Genet. 2010: 10(4): 239-45.Gadhia P.K., Thumbar P.P., Kevadiya B. Cytome assay of buccal epithelium for bio-monitoring genotoxic assessment of benzene exposure among petrol pump attendants. Int. J. Hum. Genet. 2010: 10(4): 239-45.Celik A., Yildirim S., Ekinci S.Y., Tasdelen B. Bio-monitoring for the genotoxic assessment in road construction works as determined by the buccal micronucleus cytome assay. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2013; 92: 265-70.Celik A., Yildirim S., Ekinci S.Y., Tasdelen B. Bio-monitoring for the genotoxic assessment in road construction works as determined by the buccal micronucleus cytome assay. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2013; 92: 265-70.Benedetti D., Nunes E., Sarmento M.S., Porto C., Santos C.E.I., Dias J.F. et al. Genetic damage in soybean workers exposed to pesticides: Evaluation with the comet and buccal micronucleus cytome assays. Mut. Res. 2013; 752(1-2): 28-33.Benedetti D., Nunes E., Sarmento M.S., Porto C., Santos C.E.I., Dias J.F. et al. Genetic damage in soybean workers exposed to pesticides: Evaluation with the comet and buccal micronucleus cytome assays. Mut. Res. 2013; 752(1-2): 28-33.Kvitko K., Bandinelli E., Henriques J.A., Heuser V.D., Rohr P., da Silva F.R. et al. Susceptibility to DNA damage in workers occupationally exposed to pesticides, to tannery hemicals and to coal dust during mining. Genet. Mol. Biol. 2012; 35(4): 1060-8.Kvitko K., Bandinelli E., Henriques J.A., Heuser V.D., Rohr P., da Silva F.R. et al. Susceptibility to DNA damage in workers occupationally exposed to pesticides, to tannery hemicals and to coal dust during mining. Genet. Mol. Biol. 2012; 35(4): 1060-8.Мейер А.В., Толочко Т.А., Минина В.И., Тимофеева А.А. Влияние полиморфизма генов репарации ДНК на кариологический статус клеток буккального эпителия человека при экспозиции радоном. Экологическая генетика. 2014; XII(1): 28-38Meyer A.V., Tolochko T.A., Minina V.I., Timofeeva A.A. Influence of polymorphisms of DNA repair genes in the human karyological status buccal epithelial cells during exposure to radon. Ekologicheskaya genetika. 2014; XII(1): 28-38. (in Russian)Otto M., Gogvadze V., Orrenius S., Zhivotovsky B. Mitochondria, oxidative stress and cell death. Apoptosis. 2007; 12: 913-22.Otto M., Gogvadze V., Orrenius S., Zhivotovsky B. Mitochondria, oxidative stress and cell death. Apoptosis. 2007; 12: 913-22.Yen W.L., Klionsky D.J. How to live long and prosper: autophagy, mitochondria, and aging. Physiology (Bethesda). 2008; 23: 248-62.Yen W.L., Klionsky D.J. How to live long and prosper: autophagy, mitochondria, and aging. Physiology (Bethesda). 2008; 23: 248-62.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.