Новые возможности теста Эймса при оценке мутагенности технических продуктов действующих веществ пестицидов

Введение. Тест Эймса — один из наиболее востребованных методов выявления мутагенности факторов среды. В ряде случаев его предлагают в качестве единственного и достаточного метода для первого этапа оценки эквивалентности технических продуктов (ТП) пестицидов оригинальным действующим веществам (ДВ). Ограничением метода является невозможность объективной оценки эквивалентности некоторых ТП, обладающих высокой цитотоксичностью, в частности сульфонилмочевин и триазолпиримидинов. С учётом механизма действия химических веществ указанных классов предложена модификация протокола стандартного чашечного теста Эймса для увеличения максимальной нецитотоксичной концентрации вплоть до 5 мг/чашка, рекомендованной нормативными документами.

Материалы и методы. Использовали 5 штаммов Salmonella typhimurium — TA97, TA98, ТА100, TA1535, TA102. Модификация метода включала обогащение верхнего агара изолейцином (1–5 мМ).

Результаты. Максимальные нецитотоксичные концентрации тифенсульфурон-метила и флорасулама при использовании общепринятого протокола не превышали 0,05–0,125 мг/чашка. Обогащение среды изолейцином позволяло провести оценку мутагенной активности веществ вплоть до максимальной рекомендованной концентрации 5 мг/чашка. Число спонтанных ревертантных колоний находилось в пределах исторического контроля в лаборатории, полученного в стандартных условиях. Положительные контроли проявили выраженную мутагенную активность на всех штаммах в условиях метаболической активации и без неё (р ≤ 0,05).

Ограничения исследования. Исследование ограничено тестированием мутагенной активности ТП ДВ пестицидов — ингибиторов синтазы ацетогидроксикислот.

Заключение. Использование модифицированного протокола теста Эймса для исследования мутагенности ТП ДВ пестицидов из классов сульфонилмочевин и триазолпиримидинов путём обогащения среды изолейцином является более объективным способом оценки их мутагенности. Предложенный протокол расширяет возможности выявления опасных мутагенных примесей, которые присутствуют в ТП в небольших количествах, но при попадании в окружающую среду могут приводить к превышению уровня мутирования у живых организмов.

Участие авторов:
Егорова О.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста;
Илюшина Н.А. — статистическая обработка материала, редактирование текста.
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. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 21.06.2022 / Принята к печати: 03.10.2022 / Опубликована: 30.11.2022

1. Nishimoto R. Global trends in the crop protection industry. J. Pestic. Sci. 2019; 44(3): 141-7. https://doi.org/10.1584/jpestics.D19-101

2. Илюшина Н.А. Оценка эквивалентности технических продуктов пестицидов-аналогов оригинальным действующим веществам по критерию «мутагенность». Экологическая генетика. 2019; 17(2): 101-12. https://doi.org/10.17816/ecogen172101-112

3. FAO/WHO. Manual on development and use of FAO and WHO specifications for pesticides. Geneva: WHO Press; 2016. Available at: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/246192/WHO-HTM-NTD-WHOPES-2016.4-eng.pdf?sequence=1

4. Hamel A., Roy M., Proudlock R. The bacterial reverse mutation test. Chapter 4. In: Proudlock R., ed. Genetic Toxicology Testing. A Laboratory Manual. Academic Press; 2016: 79-138.

5. OECD. Test №471. Bacterial reverse mutation test. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 4: Health Effects. Paris: OECD Publishing; 2020. https://doi.org/10.1787/9789264071247-en

6. ГОСТ 32376-2013. Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Метод оценки обратных мутаций на бактериях. М.; 2013

7. Friederich U., Molko F., Hofmann V., Scossa D., Hann D., Würgler F.E., et al. Limitations of the Salmonella/mammalian microsome assay (Ames test) to determine occupational exposure to cytostatic drugs. Eur. J. Cancer Clin. Oncol. 1986; 22(5): 567-75. https://doi.org/10.1016/0277-5379(86)90045-3

8. Levy D.D., Hakura A., Elespuru R.K., Escobar P.A., Kato M., Lott J., et al. Demonstrating laboratory proficiency in bacterial mutagenicity assays for regulatory submission. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2018; 848: 403075. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2019.07.005

9. Ilyushina N.A., Egorova O.V., Rakitskii V.N. Limitations of pesticide genotoxicity testing using the bacterial in vitro method. Toxicol. In Vitro. 2019; 57: 110-6. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2019.02.018

10. Методические указания МУ-1.2.3364-16. Оценка мутагенной активности пестицидов. М.; 2016.

11. Руководство Р 1.2.3156-13. Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека. М.; 2014.

12. Егорова О.В., Демидова Ю.В., Илюшина Н.А. Оценка экспериментальных условий, влияющих на уровень спонтанных мутаций штаммов Salmonella, используемых в тесте Эймса. Гигиена и санитария. 2021; 100(7): 736-43. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-7-736-743

13. Egorova O.V., Ilyushina N.A., Rakitskii V.N. Mutagenicity evaluation of pesticide analogs using standard and 6-well miniaturized bacterial reverse mutation tests. Toxicol. In Vitro. 2020; 69: 105006. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.105006

14. Kenyon M.O., Cheung J.R., Dobo K.L., Ku W.W. An evaluation of the sensitivity of the Ames assay to discern low-level mutagenic impurities. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2007; 48(1): 75-86. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2007.01.006

15. Gedi V., Yoon M.Y. Bacterial acetohydroxyacid synthase and its inhibitors - a summary of their structure, biological activity and current status. FEBS J. 2012; 279(6): 946-63. https://doi.org/10.1111/j.1742-4658.2012.08505.x

16. Duggleby R.G., Pang S.S. Acetohydroxyacid synthase. J. Biochem. Molecul. Biol. 2000; 33(1): 1-36.

17. LaRossa R.A., Van Dyk T.K., Smulski D.R. Toxic accumulation of alpha-ketobutyrate caused by inhibition of the branched-chain amino acid biosynthetic enzyme acetolactate synthase in Salmonella typhimurium. J. Bacteriol. 1987; 169(4): 1372-8. https://doi.org/10.1128/jb.169.4.1372-1378.1987