Изучение мутагенной активности нано- и микрочастиц в тесте Эймса (Salmonella/микросомы)

Введение. Одним из важных этапов оценки безопасности наночастиц (НЧ) является анализ мутагенной активности, включающий оценку генных, хромосомных, геномных мутаций. 

Материал и методы. НЧ покрытого симетиконом диоксида титана (33,16 ± 16,7 нм, анатаз, 5–50000 мкг/мл), покрытого силикатом магнетита (10 нм, 0,92–575 мкг/мл), НЧ серебра, стабилизированные камедью аравийской (14 ± 0,2 нм, 5–50000 мкг/мл), нановолокно гидроксида алюминия (50–70 нм, 24–3000 мкг/мл) и многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ «Таунит» с наружным диаметром 15–40 нм, внутренним диаметром 3–8 нм, длиной 2 и более мкм, 5–50000 мкг/мл). Параллельно в экспериментах оценивали мутагенную активность эквивалентных микрочастиц. Исследования проводили в тесте Эймса (Salmonella/микросомы), регистрирующем генные мутации разного механизма действия, в варианте с преинкубацией. Использован набор индикаторных штаммов Salmonella typhimurium: ТА 100 (мутации типа замены пар оснований), ТА 98 и ТА 97 (мутации типа сдвига рамки считывания генетического кода). Добавление во время эксперимента микросомальной активирующей смеси позволяет определять воздействие не только самих веществ, но и их метаболитов. 

Результаты. Во всех экспериментах кратность превышения среднего числа колоний ревертантов в опыте над таковым в контроле была менее 2, что свидетельствует об отсутствии мутагенного эффекта. 

Заключение. Исследованные наноматериалы, как и их микро-аналоги, в изученном диапазоне доз не индуцировали генные мутации в тесте Эймса на трёх штаммах Salmonella typhimurium в присутствии или без добавления микросомальной активирующей смеси.

1. Сычева Л.П., Журков В.С. Стратегия тестирования мутагенных свойств наноматериалов. Нанотехника. 2010; 4 (24): 70-4.

2. Дурнев А.Д. Оценка генотоксичности наночастиц при использовании в медицине. Гигиена и санитария. 2014; 2: 76-83.

3. Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека: Руководство Р 1.2.3156-13. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2014.

4. МУ 1.2.2634-10. Микробиологическая и молекулярно-генетическая оценка воздействия наноматериалов на представителей микробиоценоза. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора; 2010.

5. OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) (1997) Guidelines for the testing of chemicals. Bacteria reverse mutation test Guideline TG 471. http://www.oecd.org/dataoecd/18/31/1948418.pdf

6. Ахальцева Л.В., Журков В.С, Сычева Л.П., Кривцова Е.К. Генетическая оценка контрольных вариантов штаммов salmonella Typhimurium, используемых в тесте salmonella/микросомы (тест Эймса). Гигиена и санитария. 2015; 7: 103-5.

7. Дуган А.М., Журков В.С., Абилев С.К. Критерии учета мутагенных эффектов в тесте Эймса. Цитология и генетика. 1990; 24 (6): 41-5.

8. Mathur N., Bhatnagar P. Mutagenicity assessment of textile dyes from Sanganer (Rajasthan). J Environ Biol. 2007; 28 (1): 123-6.

9. Kisin E.R., Murray A.R., Keane M.J., Shi X.C., Schwegler-Berry D., Gorelik O. Single-walled carbon nanotubes: geno- and cytotoxic effects in lung fibroblast V79 cells. J Toxicol Environ Health А. 2007; 70 (24): 2071-9.

10. Журков В.С., Ахальцева Л.В., Ревазова Ю.А. Контроль со стандартными мутагенами в тесте Эймса. Обобщение результатов экспериментов 2004-2014 гг. (Исторический положительный контроль). В кн.: Материалы Пленума Научного совета Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды по проблеме: «Методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования химического загрязнения окружающей среды и его влияние на здоровье населения». Москва 17-18 декабря 2015 г. М.; 2015: 141-3.

11. Ахальцева Л.В., Мошков Н.Е., Ингель Ф.И., Юрцева Н.А., Юрченко В.В. Влияние нано- и микрочастиц диоксида титана на показатели микроядерного теста на культуре лимфоцитов крови человека. Гигиена и санитария. 2011; 5: 61-3.

12. Ингель Ф.И., Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Савостикова О.Н., Алексеева А.В. Цитомный анализ эффектов нестабильности генома, индуцированных наночастицами серебра разных размеров на культуре цельной крови человека. Токсикологический вестник. 2017; 1: 35-41.

13. Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Тульская Е.А., Мамонов Р.А., Жолдакова З.И. и др. Показатели микроядерного теста на эпителиальных тканях животных при воздействии диоксида титана. Гигиена и санитария. 2011; 5: 57-61.

14. Sycheva L.P., Zhurkov V.S., Iurchenko V.V., Daugel-Dauge N.O., Kovalenko M.A., Krivtsova E.K., Durnev A.D. Investigation of genotoxic and cytotoxic effects of micro- and nanosized titanium dioxide in six organs of mice in vivo. Mutation Research. 2011; 726: 8-14

15. Сычева Л.П., Михайлова Р.И., Беляева Н.Н., Журков В.С., Юрченко В.В., Савостикова О.Н., Алексеева А.В., Кривцова Е.К., Коваленко М.А., Ахальцева Л.В., Шереметьева С.М., Юрцева Н.А., Муравьева Л.В. Изучение мутагенного и цитотоксического действия многослойных углеродных нанотрубок и активного угля в шести органах мышей in vivo. Российские нанотехнологии. 2015; 10 (3-4): 120-5.

16. Сычева Л.П, Муравьева Л.В., Журков В.С., Михайлова Р.И., Савостикова О.Н., Алексеева А.В., Шереметьева С.М. Изучение мутагенного и цитотоксического действия наносеребра и сульфата серебра в половых клетках мышей in vivo. Российские нанотехнологии. 2016; 11 (3-4): 95-100.

17. Kim H.R., Park Y.J., Shin D.Y., Oh S.M., Chung K. H. Appropriate In Vitro Methods for Genotoxicity Testing of Silver Nanoparticles. Environmental Health and Toxicology. 2013; 28 (8): 8. https://doi.org/10.5620/eht.2013.28.e2013003

18. Balasubramanyam A., Sailaja N., Mahboob M., Rahman M.F., Hussain S.M., Grover P. In vitro mutagenicity assessment of aluminium oxide nanomaterials using the Salmonella/microsome assay. Toxicol In Vitro. 2010; 24 (6): 1871-6.

19. Guo X., Li Y., Yan J., Ingle T., Jones M.Y., Mei N. et аl. Size- and coating-dependent cytotoxicity and genotoxicity of silver nanoparticles evaluated using in vitro standard assays. Nanotoxicology. 2016; 10 (9): 1373-84.

20. Butler K.S., Peeler D.J., Casey B.J., Dair B.J., Elespuru R.K. Silver nanoparticles: correlating nanoparticle size and cellular uptake with genotoxicity. Mutagenesis. 2015; 30 (4): 577-91.

21. Akyıl D., Eren Y., Konuk M., Tepekozcan A., Sağlam E. Determination of mutagenicity and genotoxicity of indium tin oxide nanoparticles using the Ames test and micronucleus assay. Toxicol Ind Health. 2016; 32 (9): 1720-8. https://doi.org/10.1177/0748233715579804

22. Zhang Q., Wang H., Ge C., Duncan J., He K., Adeosun S.O. et al. Alumina at 50 and 13 nm nanoparticle sizes have potential genotoxicity. J Appl Toxicol. 2017; 37 (9): 1053-64. https://doi.org/10.1002/jat.3456

23. Li Y., Chen D.H., Yan J., Chen Y., Mittelstaedt R.A., Zhang Y. et al. Genotoxicity of silver nanoparticles evaluated using the Ames test and in vitro micronucleus assay. Mutat Res. 2012; 745 (1-2): 4-10.

24. George J.M., Magogotya M., Vetten M.A., Buys A.V., Gulumian M. From the cover: an investigation of the genotoxicity and interference of gold nanoparticles in commonly used in vitro mutagenicity and genotoxicity assays. Toxicol Sci. 2017; 156 (1): 149-66.

25. Doak S.H., Manshian B, Jenkins G.J.S., Singh N. In vitro genotoxicity testing strategy for nanomaterials and the adaptation of current OECD guidelines. Mutation Research. 2012; 745: 104-11.