Влияние состава загрязнения атмосферного воздуха на генотоксические эффекты в эпителиоцитах щеки детей

Введение. Публикация представляет третий фрагмент комплексного многопараметрового пилотного исследования, направленного на создание методологии оценки влияния запаха на адаптационный потенциал человека. Работу проводили в городе, где функционируют в основном предприятия пищевой промышленности и агропромышленного комплекса и отсутствуют предприятия I–II классов опасности. Выбросы в атмосферный воздух от действующих предприятий имеют специфический запах, вызывающий жалобы населения.

Материалы и методы. Эффекты нестабильности генома (ЭНГ) определены цитомным анализом в микроядерном тесте на слущивающихся эпителиоцитах щеки 112 детей 5–7 лет, посещающих дошкольные образовательные учреждения (ДОО), расположенные на расстоянии 1,7–5,9 км от предприятий — основных источников запаха. На площадках для прогулок ДОО отбирали пробы атмосферного воздуха для определения их химического состава.

Результаты. ЭНГ детей из разных ДОО не различались между собой ни по одному из 13 оценённых показателей, причём уровни эффектов не выходили за пределы средненормальных значений, представленных в литературе, и собственных данных.

В составе проб воздуха определено 78 веществ, принадлежащих к разным классам химических соединений. Выявлены высокоуровневые и статистически значимые прямые корреляционные связи между суммарным содержанием компонентов загрязнения воздуха с доказанной генотоксической активностью и частотами эпителиоцитов с микроядрами и с заглоченными апоптозными тельцами. Не выявлена связь между суммарным превышением ПДК для химических соединений, обнаруженных в воздухе, и ЭНГ у детей.

Ограничения исследования: корректное формирование групп для обследования, строгость критериев цитомного анализа и идентичность идентификации цитогенетических эффектов при проведении цитомного анализа разными исследователями.

Заключение. ЭНГ в эпителиоцитах щеки детей преимущественно связаны с присутствием в воздухе веществ с доказанной мутагенной, канцерогенной и анеугенной активностью, но не с превышением гигиенических нормативов содержания химических соединений в воздухе.

Участие авторов:

Юрченко В.В. — анализ литературы, взятие проб эпителиоцитов, приготовление препаратов для цитомного анализа, статистический анализ и описание результатов цитомного анализа;

Ингель Ф.И. — концепция и дизайн исследования, поиск источников литературы, анализ и интерпретация данных литературы, статистическая обработка материала, написание текста;

Малышева А.Г. — программа и выбор методов химико-аналитических исследований;

Ахальцева Л.В. — цитомный анализ, редактирование рукописи и подготовка её к печати;

Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Никитина Т.А., Иванова С.М. — цитомный анализ;

Шишкин Д.И. — проведение химико-аналитических исследований;

Бударина О.В. — организация исследования и расчёты рассеивания запаха в воздухе.

Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания «Анализ изменений адаптации населения, проживающего в районах размещения предприятий – источников запаха, с целью разработки рекомендаций для органов здравоохранения по управлению риском возникновения экологически обусловленных заболеваний» ФГБУ «ЦСП» ФМБА России.

Поступила: 28.07.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 10.03.2022 

1. Schmid W. The micronucleus test for cytogenetic analysis. In: Hollaender A., eds. Chemical Mutagens. Principles and Methods for Their Detection. Boston: Springer; 1976: 31-53.

2. Stich H.F., Curtis J.R., Parida B.B. Application of the micronucleus test to exfoliated cells of high cancer risk groups: tobacco chewers.Int. J. Cancer. 1982; 30(5): 553-9. https://doi.org/10.1002/ijc.2910300504

3. Stich H.F., San R.H., Rosin M.P. Adaptation of the DNA-repair and micronucleus tests to human cell suspensions and exfoliated cells. Ann. NY Acad. Sci. 1983; 407: 93-105. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1983.tb47816.x

4. Proia N.K., Paszkiewicz G.M., Nasca M.A., Franke G.E., Pauly J.L. Smoking and smokeless tobacco-associated human buccal cell mutations and their association with oral cancer - a review. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2006; 15(6): 1061-77. https://doi.org/10.1158/1055-9965.epi-05-0983

5. Holland N., Bolognesi C., Kirsh-Volders M., Bonassi S., Zeiger E., Knausmueller S., et al. The micronucleus assay in human buccal cells as a tool for biomonitoring DNA damage: The NUMN project perspective on current status and knowledge gaps. Mutat. Res. 2008; 659(1-2): 93-108. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2008.03.007

6. Bonassi S., Coskun E., Ceppi M., Lando C., Bolognesi C., Burgaz S., et al. The Human MicroNucleus project on eXfoLiated buccal cells (HUMN(XL)): the role of life-style, host factors, occupational exposures, health status, and assay protocol. Mutat. Res. 2011; 728(3): 88-97. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2011.06.005

7. Ceppi M., Biasotti B., Fenech M., Bonassi S. Human population studies with the exfoliated buccal micronucleus assay: statistical and epidemiological issues. Mutat. Res. 2010; 705(1): 1-19. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2009.11.001

8. Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Ингель Ф.И. Микроядерный тест на клетках буккального эпителия и культуре крови человека: сравнение эффективности. Гигиена и санитария. 2018; 97(12): 1244-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1244-1248

9. Tolbert P.E., Shy C.M., Allen J.W. Micronuclei and other nuclear anomalies in buccal smears: а field test in snuff users. Am. J. Epid. 1991; 134(8): 840-50. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a116159

10. Tolbert P.E., Shy C.M., Allen J.W. Micronuclei and other nuclear anomalies in buccal smears: methods development. Mutat. Res. 1992; 271(1): 69-77. https://doi.org/10.1016/0165-1161(92)90033-i

11. Bolognesi C., Knasmueller S., Nersesyan A., Roggieri P., Ceppi M., Bruzzone M., et al. Inter-laboratory consistency and variability in the buccal micronucleus cytome assay depends on biomarker scored and laboratory experience: results from the HUMN [l international inter-laboratory scoring exercise. Mutagenesis. 2017; 32(2): 257-66. https://doi.org/10.1093/mutage/gew047

12. Shimizu N., Iton N., Utiyama H. Selective entrapment of extrachromosomally amplified DNA by nuclear budding and micronucleation during S phase. J. Cell. Biol. 1998; 140(6): 1307-20. https://doi.org/10.1083/jcb.140.6.1307

13. Bolognesi C., Knasmueller S., Nersesyan A., Thomas P., Fenech M. The HUMNxl scoring criteria for different cell types and nuclear anomalies in the buccal micronucleus cytome assay - An update and expanded photogallery. Mutat. Res. 2013; 753(2): 100-13. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2013.07.002

14. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. М.; 1991.

15. МУК 4.1.618-96. Методические указания по хромато-масс-спектрометрическому определению летучих органических веществ в атмосферном воздухе. Определение концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. М.; 1997.

16. МУК 4.1.2594-10. Определение стирола, фенола и нафталина в воздухе методом хромато-масс-спектроскопии. М.; 2010.

17. МУК 4.1.2973-12. Хромато-масс-спектрометрическое определение летучих органических веществ кофе в атмосферном воздухе. М.; 2012.

18. IARC Monographs on the Identification of Carcinogenic Hazards to Humans. Available at: https://monographs.iarc.fr/home/iarc-monographs-general-information

19. Zimmermann F.K., Mohr A. Formaldehyde, glyoxal, urethane, methyl carbamate, 2,3-butanedione, 2,3-hexanedione, ethyl acrylate, dibromoacetonitrile and 2-hydroxypropionitrile induce chromosome loss in Saccharomyces cerevisiae. Mutat. Res. 1992; 270(2): 151-66. https://doi.org/10.1016/0027-5107(92)90126-m

20. Morgan D.L., Jokinen M.P., Johnson C.L., Price H.C., Gwinn W.M., Bousquet R.W., et al. Chemical reactivity and respiratory toxicity of the α-diketone flavoring agents: 2,3-Butanedione, 2,3-Pentanedione, and 2,3-Hexanedione. Toxicol. Pathol. 2016; 44(5): 763-83. https://doi.org/10.1177/0192623316638962

21. Whittaker P., Clarke J.J., San R.H., Begley T.H., Dunkel V.C. Evaluation of the butter flavoring chemical diacetyl and a fluorochemical paper additive for mutagenicity and toxicity using the mammalian cell gene mutation assay in L5178Y mouse lymphoma cells. Food Chem. Toxicol. 2008; 46(8): 2928-33. https://doi.org/10.1016/j.fct.2008.06.001

22. Gibel W., Lohs K.H., Wildner G.P., Schramm T. Experimental studies on the carcinogenic effect of higher alcohols using 3-methyl-1-butanol, 1-propanol and 2-methyl-1-propanol as examples. Z. Exp. Chir. 1974; 7(4): 235-9. (in German)

23. Heger S., Du M., Bauer K., Schäffer A., Hollert H.Comparative ecotoxicity of potential biofuels to water flea (Daphnia magna), zebrafish (Danio rerio) and Chinese hamster (Cricetulus griseus) V79 cells. Sci. Total Environ. 2018; 631-632: 216-22. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.028

24. Spiechowicz J., Wyszyńska E., Dziubałtowska K. Genotoxicity evaluation of trimethylbenzenes. Mutat. Res. 1998; 412(3): 299-305. https://doi.org/10.1016/s1383-5718(97)00202-7

25. Catanzaro I., Caradonna F., Barbata G., Saverini M., Mauro M., Sciandrello G. Genomic instability induced by α-pinene in Chinese hamster cell line. Mutagenesis. 2012; 27(4): 463-9. https://doi.org/10.1093/mutage/ges005

26. Takasawa H., Suzuki H., Ogawa I., Shimada Y., Kobayashi K., Terashima Y., et al. Evaluation of a liver micronucleus assay in young rats (III): a study using nine hepatotoxicants by the Collaborative Study Group for the Micronucleus Test (CSGMT)/Japanese Environmental Mutagen Society (JEMS)-Mammalian Mutagenicity Study Group (MMS). Mutat. Res. 2010; 698(1-2): 30-7. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2010.02.009

27. Ингель Ф.И., Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Легостаева Т.Б. Цитомный анализ эпителия слизистой оболочки щеки в комплексном генетико-гигиеническом обследовании детей в промышленном городе. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 969-73. https://doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-969-973

28. Кривцова Е.К., Юрченко В.В., Ингель Ф.И., Юрцева Н.А., Синицына Е.Р., Макарова А.С. Применение цитомного анализа буккального эпителия в системе гигиенической оценки условий обучения студентов разных факультетов одного вуза. Гигиена и санитария. 2018; 97(2): 179-87. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-2-179-187

29. Юрченко В.В., Подольная М.А., Ингель Ф.И., Кривцова Е.К., Беляева Н.Н., Недачин А.Е. и др. Микроядерный тест на буккальных эпителиоцитах. В кн.: Полиорганный микроядерный тест в эколого-гигиенических исследованиях. М.; 2007: 220-67.

30. Thomas P., Holland N., Bolognesi C., Kirsch-Volders M., Bonassi S., Zeiger E., et al. Buccal micronucleus cytome assay. Nat. Protoc. 2009; 4(6): 825-37. https://doi.org/10.1038/nprot.2009.53

31. Torres-Bugarín O., De Anda-Casillas A., Ramírez-Muñoz M.P., Sánchez-Corona J., Cantú J.M., Zúñiga G. Determination of diesel genotoxicity in firebreathers by micronuclei and nuclear abnormalities in buccal mucosa. Mutat. Res. 1998; 413(3): 277-81. https://doi.org/10.1016/s1383-5718(98)00021-7

32. Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Подольная М.А., Беляева Н.Н., Малышева А.Г., Дмитриева Р.А. и др. Микроядерный тест на эпителии щеки в комплексной оценке экологического благополучия детей в Москве. Гигиена и санитария. 2007; 86(6): 83-5

33. Koss L.G. Diagnostic Cytology and Its Histopathologic Bases. Volume 1. Philadelphya-Toronto: Lippincott Williams & Wilkins; 1979

34. Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Подольная М.А., Ревазова Ю.А., Зыкова И.Е. Использование микроядерного теста на эпителии слизистой оболочки щеки человека. Гигиена и санитария. 2008; 87(6): 53-6