Эффекты нестабильности генома в лимфоцитах и эпителиоцитах щеки детей в городе с целлюлозно-бумажным производством

Введение. Анализ литературы показал, что в атмосферных выбросах целлюлозно-бумажного производства (ЦБП) присутствуют генотоксиканты – мутагены и канцерогены. Кроме того, в разных странах у рабочих ЦБП был выявлен дополнительный риск возникновения онкологических заболеваний, что позволяет предположить высокую его вероятность у жителей города, в котором расположено ЦБП. Признанным индикатором генотоксического воздействия является повышенный уровень нестабильности генома, определяемый, в частности, в микроядерном тесте.

Цель исследования – сравнительный анализ эффектов нестабильности генома в двух тканях второклассников, школы которых находятся на разном расстоянии от ЦБП.

Материал и методы. Исследование проведено в г. Коряжма Архангельской области, где градообразующим предприятием является ЦБП. Территории, на которых располагались школы, подразделили на 3 группы по удалённости от ЦБП. Эффекты нестабильности генома детей 8–9 лет определяли цитомным анализом в микроядерном тесте параллельно на двух тканях – лимфоцитах крови, культивированных с цитохалазином В, и эпителиоцитах слизистой оболочки щеки.

Результаты. На культуре лимфоцитов крови выявлена связь между показателями нестабильности генома (включая частоты клеток с микроядрами и нуклеоплазменными мостами, апоптоз, а также изменения спектра клеточных популяций) и расстоянием между ЦБП и школами, в которых учились обследованные дети. В буккальных эпителиоцитах проявления эффектов нестабильности генома носили менее систематический характер, что не позволило сделать определённого заключения. В то же время в обоих тестах выявлены гендерные различия в показателях цитомного анализа (например, зависимость частоты лимфоцитов с генетическими повреждениями от удалённости школ от ЦБП была ярче выражена у мальчиков).

Заключение. По результатам исследования и с учётом данных литературы сформулирована гипотеза о том, что выраженность гендерных различий по показателям цитомного анализа может указывать на присутствие токсических и/или генотоксических соединений в компонентах окружающей среды.

1. Промышленное загрязнение территорий российской части Баренцева региона. Доклад объединения Bellona. 2014: https://bellona.org/assets/sites/4/2015/10/fil_BAR_REG_05.pdf

2. Argentin G., Cicchetti R. Evidence for the role of nitric oxide in antiapoptotic and genotoxic effect of nicotine on human gingival fibroblasts. Apoptosis. 2006; 11 (11): 1887-97.

3. Baden J.M., Rice S.A. Metabolism and toxicity of inhaled anesthetics. In: Miller RD, ed. Anesthesia, 5th ed. New York: Churchill Livingston; 2000: 147-73.

4. Zhuang J.C., Wright T.L., de Rojas-Walker T., Tannenbaum S.R., Wogan G.N. Nitric oxide-induced mutations in the HPRT gene of human lymphoblastoid TK6 cells and in Salmonella typhimurium. Environ Mol Mutagen. 2000; 35 (1): 39-47.

5. Wu X., Takenaka K., Sonoda E., Hochegger H., Kawanishi S., Kawamoto T. et al. Critical roles for polymerase zeta in cellular tolerance to nitric oxide-induced DNA damage. Cancer Res. 2006; 66 (2): 748-54.

6. Victorin K. Review of the genotoxicity of nitrogen oxides. Mutat Res. 1994; 317 (1): 43-55.

7. Koehler C., Ginzkey C., Friehs G., Hackenberg S., Froelich K., Scherzed A. et al. Aspects of nitrogen dioxide toxicity in environmental urban concentrations in human nasal epithelium. Toxicol Appl Pharmacol. 2010; 245 (2): 219-25.

8. Finkelstein A., Benevenga N.J. The Effect of Methanethiol and Methionine Toxicity on the Activities of Cytochrome c Oxidase and Enzymes Involved in Protection from Peroxidative Damage. J Nutr. 1986; 116: 204-9.

9. Setoguchi T., Machigashira M., Yamamoto M., Yotsumoto Y., Yoshimori M., Izumi Y. et al. The effects of methyl mercaptan on epithelial cell growth and proliferation. Int Dent J. 2002; 52 (l3): 241-6.

10. Attene-Ramos M.S., Wagner E.D., Gaskins H.R., Plewa M.J. Hydrogen sulfide induces direct radical-associated DNA damage. Mol Cancer Res. 2007; 5 (5): 455-9.

11. Attene-Ramos M.S., Nava G.M., Muellner M.G., Wagner E.D., Plewa M.J., Gaskins H.R. DNA damage and toxicogenomic analyses of hydrogen sulfide in human intestinal epithelial FHs 74 Int cells. Environ Mol Mutagen. 2010; 51 (4): 304-14.

12. Ramirez P., Eastmond D.A., Laclette J.P., Ostrosky-Wegman P. Disruption of microtubule assembly and spindle formation as a mechanism for the induction of aneuploid cells by sodium arsenite and vanadium pentoxide. Mutat Res. 1997; 386 (3): 291-8.

13. Zhong B.Z., Gu Z.W., Wallace W.E., Whong W.Z., Ong T. Genotoxicity of vanadium pentoxide in Chinese hamster V79 cells. Mutat Res. 1994; 321 (1-2): 35-42.

14. Rojas-Lemus M., Altamirano-Lozano M., Fortoul T.I. Sex difference in blood genotoxic effects as a consequence of vanadium inhalation: micronucleus assay evaluation. J Appl Toxicol. 2014; 34 (3): 258-64. https://doi.org/10.1002/jat.2873

15. Langseth H., Andersen A. Cancer incidence among male pulp and paper workers in Norway. Scand J Work Environ Health. 2000; 26 (2): 99-105.

16. Andersson E., Nisson R., Toren K. Gliomas among men employed in the Swedish pulp and paper industry. Scand J Work Environ Health. 2002; 28 (5): 333-40.

17. Andersson E., Westberg H., Bryngelsson A., Persson B. Cancer incidence among Swedish hulp and paper mill workers: a cogort study of sulphate fnd sulphite mills. Int Arch Occup Environ Health. 2013; 86 (5): 529-40. https://doi.org/10.1007/s00420-012-0785-1

18. Szadkowska-Stanczyk I., Szymczak W., Szeszenia-Dabrowska N., Wilczynska U. Cancer risk in workers of the pulp and paper industry in Poland. A continued follow-up. Int J Occup Med Environ Health. 1998; 11 (3): 217-25.

19. Lee W.J., Teschke K., Kauhhinen T., Andersen A., Jappinen Р., Szadkowska-Stanczyk I. et al. Mortality from lung cancer in works exposed to sulfur dioxide in the pulp and paper industry. Environ Health Perspect. 2002; 110 (10): 991-5.

20. McLean D., Pearce N., Langseth H., Jappinen P., Szadkowska-Stanczyk I., Persson B. et al. Cancer mortality in workers exposed to organochlorine compounds in the pulp and paperindustry: an international cjllaborative study. Environ Yealth Perspect. 2006; 116 (7): 1007-12.

21. Bonassi S., Znaor A., Ceppi M., Lando C., Chang W.P., Holland N. et al. An increased micronucleus frequency in peripheral blood lymphocytes predicts the risk of cancer in humans. Carcinogenesis. 2007; 28: 625-31.

22. Миняев А. Завершена проверка филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Коряжма (Котласскийй ЦБК). http://www.wood.ru/ru/lonewsid-31580.html

23. Пелевина И.И., Готлиб В.Я., Кудряшова О.В. и соавт. Нестабильность генома после воздействия радиации в малых дозах (в 10-километровой зоне аварии на ЧАЭС и в лабораторных условиях). Радиационная биология. Радиоэкология. 1996; 36 (4): 546-59.

24. Titenko-Holland N., Jacob R.A., Shang N. et al. Micronuclei in lymphocytes and exfoliated buccal cells of postmenopausal women with dietary changes in filate. Mutat Res. 1998; 417: 101-14.

25. Fenech M. Cytokinesis-block micronucleus assay evolves into a “cytome” assay of chromosomal instability, mitotic dysfunction and cell death. Mutat Res. 2006; 537 (7): 127-32.

26. Ингель Ф.И. Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитах крови человека, культивируемых в условиях цитокинетического блока. Часть 1. Пролиферация клеток. Экологическая генетика. 2006; 4 (3): 7-19

27. Tolbert P.E., Shy C.M., Allen J.W. Micronuclei and other nuclear fnomalies in buccal smears: methods development. Mutat Res. 1992; 271: 69-77.

28. Bolognesi C., Knasmueller S., Nersesyan A., Thomas Ph., 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: 100-13.

29. 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.

30. Дубровская О.Ф. Руководство по использованию восьмицветового теста Люшера. М.: Когито-Центр; 2008. 63 с.

31. Собчик Л.Н. Метод цветовых выборов - модификация восьмицветового теста Люшера. СПб.: Речь; 2006.

32. Драгунский В.В. Цветовой личностный тест. Практическое пособие. Минск: Харвест; 1999. 448 с.

33. Прихожан А.М., Ингель Ф.И., Гульянц С.С., Ревазова Ю.А. Методика проведения психологических обследований взрослого населения и её использование в генетико-гигиеническом мониторинге. Методические рекомендации. М.; 2003. 22 с.

34. Perrudet-Badoux A., Mendelsohn G., Chiche J. Developpement et validation dune echelle pour l’evaluation subjective du “Bientre”. Cak Antkropol Biomet Hum. 1988; V: 121-34

35. Ингель Ф.И., Юрченко В.В., Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Легостаева Т.Б., Анциферов Б.М. Психосоциальные проблемы семьи и учителя как модификаторы нестабильности генома детей в промышленных городах России. Гигиена и санитария. 2015; 94 (6): 91-6

36. 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.

37. Cerqueira E.M., Gomes-Filho I.S., Trindade S., Lopes M.A., Passos J.S., Machado-Santelli G.M. Genetic damage in exfoliated cells from oral mucosa of individuals exposed to X-rays during panoramic dental radiographies. Mutat Res. 2004; 562: 111-7.

38. Bohrer P.L., Filho M.S., Paiva R.L., da Silva I.L., Rados P.V. Assessment of micronucleus frequency in normal oral mucosa of patients exposed to carcinogens. Acta Cytol. 2005; 49: 265-72.

39. Ramirez A., Saldanha P.H. Micronucleus investigation of alcoholic patients with oral carcinomas. Genet Mol Res. 2002; 1 (3): 246-60.

40. Torres-Bugarin O., Ventura-Aguilar A., Zamora-Perez A., Gomez-Meda B.C., Ramos-Ibarra M.L., Morgan-Vilella G. et al. Evaluation of cisplatin + 5-FU, and ifosfamide + epirubicine regimens using the micronuclei test and nuclear abnormalities in the buccal mucosa. Mutat Res. 2003; 539 (1-2): 177-86.

41. Gomez-Arroyo S., Diaz-Sanchez Y., Meneses-Perez M.A., Villalobos-Pietrini R., De Leon-Rodriguez J. Cytogenetic biomonitoring in a Mexican floriculture worker group exposed to pesticides. Mutat Res. 2000; 466: 117-24.

42. Raj V., Mahajan S. Dose response relationship of nuclear changes with fractionated radiotherapy in assessing radiosensitivity of oral aquamous cell carcinoma. J Clin Exp Dent. 2011; 3 (3): 193-200. https://doi.org/10.4317/jced.3.e193

43. Nersesyan A.K. Nuclear buds in exfoliated human cells. Mutat Res. 2005; 588 (1): 64-8.

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

45. Koss L.G. Diagnostic cytology and its gistopathologic bases. Ed. 3. Vol. 1-2. Philadelphia: Lippincott Co; 1979. 48 p.

46. King R.W. When 2+2=5: the origins and fates of aneuploid and tetraploid cells. Biochim Biophys Acta. 2008; 1786 (1): 4-14. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2008.07.007

47. Pampalona J., Frias C., Genesca A., Tusell L. Progressive telomere dysfunction causes cytokinesis failure ans leads to the accumulation of polyploid cells. PLoS Genetics. 2012; 8 (4): e1002679. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002679

48. Shi Q., King R.W. Chromosome nondisjunction yields tetraploid rather than aneuploid cells in human cell lines. Nature. 2005; 437: 1038-42.

49. Uryvaeva I.V., Delone G.V. An improved method of mouse liver analysis: an application to age-related genetic alteration and polyploidy study. Mutat Res. 1995; 334: 71-80.

50. Bonassi S., Coskun E., Ceppi M., Lando C., Bolognesi C., Burgas 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.

51. Benites C.I., Amado L.L., Packeiser Vianna R.A., da Graça Martino-Roth M. Micronucleus test on gas station attendants. Genet Mol Res. 2006; 5 (1): 45-54.

52. Китаева Л.В., Михеева Е.А., Шеломова Л.Ф., Шварцман П.Я. Генотоксический эффект формальдегида в соматических клетках человека in vivo. Генетика. 1996; 32 (9): 1287-90

53. Sram R.J., Svecova V., Rossnerova A. Systematic review of the use of the lymphocyte cytokinesis-block micronucleus assay to measure DNA damage induced by exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons. Mutat Res. 2016; 770 (PtA): 162-9. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2016.07.009

54. Маймулов В.Г., Китаева Л.В., Верещагина Т.В., Михеева Е.А., Шеломова Л.Ф. Цитогенетические нарушения в соматических клетках у детей, проживающих в районах с различной интенсивностью загрязнения окружающей среды. Цитология. 1998; 40 (7): 686-9

55. Moore L.E., Warner M.L., Smith A.H. Use of the fluorescent micronucleus assay to detect the genotoxic effects of radiation and acsenic exposure in exfoliated epithelial human cells. Environ Mol Mutagen. 1996; 27 (3): 176-84.

56. Bilban M., Bilban Jakopin C., Ogrinc D. Cytogenetic tests performed on operating room personnel (the use of anaesthetic gases). Int Arch Occup Environ Health. 2005; 8: 60-4.

57. Chandrasekhar M., Rekhadevi P.V., Sailaja N., Rahman M.F., Reddy J.P., Mahboob M. et al. Evaluation of genetic damage in operating room personnel exposed to anaesthetic gases. Mutagenesis. 2006; 21 (4): 249-54.

58. 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

59. Sycheva L.P., Ivanov S.I., Kovalenko M.A., Zhurkov V.S., Belyaeva N.N., Antsiferov B.M. Cytogenetic status of children living near a pulp and paper mill. Gigiena i sanitariya [Hygiene and Sanitation, Russian journal]. 2010; 1: 7-10 (in Russian)

60. Сычева Л.П., Иванов С.И., Коваленко М.А., Журков В.С., Беляева Н.Н., Анциферов Б.М. Цитогенетический статус детей, проживающих вблизи целлюлозно-бумажного комбината. Гигиена и санитария. 2010; 1: 7-10

61. Ceppi M., Biasotti B., Fenech M., Bonassi S. Human populational studies with the exfoliated buccal micronuclei assay: statistical and epidemiological issues. Mutat Res-Rev Mutat. 2010; 705: 11-9