Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экстремальные варианты гетерохроматических районов хромосомы человека маркеры индивидуальной токсико-генетической чувствительности к факторам среды

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Экстремальные варианты гетерохроматических районов хромосомы человека маркеры индивидуальной токсико-генетической чувствительности к факторам среды"

» g ' 0 9 ^ "

АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ H А ? К СССР • ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНЫЙ адико-ГЕжтачЁскиз ЦЕНТР

На правах рукописи Ш 5?5.224-?3:575.'J45;f>I

ДРУЖИНИН ВШШ1Р ГШШАДЬБШ

экстремальные варианту гега'охрштачгских

РАЙОНОВ ХРОМОСОМ ШОВШ КАК МАРКЕРУ. Ш^ШДШЬКСг! ТОШЖО-ГЕШИ'йСКСЙ Ч/IiCT-шшносп; К ФАКТОРАМ СРЕДУ

03.00.15 - rmiíTKsá

AB TOPS Ф EP'AT

диссертации аа соиоианке ученой стзпек»: кандидата биологических наук

Коскла - 1991

Рабата выполнена ка кафедр« зоологии к геаетихи Кемеровского госудярстгонногс университеть

иьучнид рукоЕодмтали: кандидат медицинских наук, доиект 'Б.Е.Лавряоин ; дохтор биологически* йаук ВД.Рсяазойа.

Офацчальныо опшншги: доктор биологических тук 3,СДуркоь ;

дохтор биологических наук Н.А.Ляпунова.

Воду в»: о учреждение: Янст итуг обдвй генетики ки. Н.И.Вавхлоэй АН СССР

Яаяатд состоятся "__"______1991 г. г "__" час.

ла ¿рсад&иии сцециадигкровачкого Сонета Д.001.16.01. при В1КГЦ АЙН СССР ио адресу: 115478, г.Мвскьа, ул.Москворечье,I.

О диссьртацкей мокко озиакоииться в библиотеке ВНлГЦ Ш СССР.

Адтлре^ясе? ра:юслвн "__"__1991 г.

Ученый сскр'зт&рь опяиивлвзирдяаннргс Сонета, докуор биологических наук

Л.'Р. Курило

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Большинство усилий, предпринимаемых в области экологической генетики, в настоящее время направлено на выявление мутагенов и оценку их потенциальной генетической опасности. Однако, исключить все мутагенные вещества па среди обитания человека не представляется возможным } в промышленности на ряде предприятий в производственных циклах и в отходах сохраняются сильные мутагены, что может привести к повышенному риску различных заболеваний. Особую актуальность приобретает проблема изучения неодинаковой чувствительности индивидуумов к неблагоприятным воздействиям среды (Бочков а др., 1975 ; Бочков, 1981).

. Индикаторами чувствительности могут являться самые различные мор^о-фяэиологические и генетические реакции, изучаемые на всех уровнях организации: начиная с организменного и органного и заканчивая молекулярным. На хромосомном уровне такая чувствительность моает проявляться в вида различных индивидуальных частот хромосомных повреждений как в соматических, так и в половых клетках у индивидуумов, находящихся в сходных экологических условиях. Известно однако, что показатель хромосомных аберрация в значительной мэре является динамичным, тая как зависит от целого комплекса причин (Дурков, 1975 ; Сусков, Сазонова, 1983). В этой связи представляется важной проблема поиска некоторых конституциональных особенностей индивидуального кяриотипа, которые могла бы являться маркерами токсико-генетической чувствительности к факторам среды.

Б человеческой популяции известно наличие широкого наследственного полиморфизма хромосом, проявляющегося в вариациях размеров и локализации структурного гетерохроматина, основу которого составляют относительно простые, многократно повторяющиеся нуклеотвднке последовательности, не несущие структурных генов Шрокофьова-Бельговская, 1986"). Варианта хромосомного поламорфизма, как правило, стабильны, они наследуется я сегрегируют"В потомстве в соответствии с законами Менделя сг?ле-На1аез еь аь, 1975'). Кроме этого, распределение в популяции размеров гетерохроматических сегментов соответствует нормальному: 80-90$ приходится на варианты средних размеров я лишь 10-20$ - на очень

крупные или очень мелкие блоки гетерохроматина Щаеткова, IS8IV Последние варианты принято называть экстремальными Шрокофьева-Бельговская, IS86").

Сопоставление имеющихся в литературе данных о преимущественной локализаций индуцированных разрывов хромосом в участках структурного гетерохроматина florad, Jonasson, 1973 jHansmann, 1976') о одной стороны, и данных о накоплении числа носителей экстремальных вариантов С-гетерохроматина в группах различных патологий, связанных с повышенной хромосомной нестабильностью (.Захаров, Цонева, 1982; Прокофьева-Бельговская, 1986"), - с другой стороны, позволяет предположить, что отдельные экстремаль-» 1ше варианты хромосомного полиморфизма или их комплексы в кариотипе могут определять цитологический ответ на мутагенное воздействие, то есть хромосомный полиморфизм, в известной мере, мо~ нет быть индикатором индивидуальной чувствительности организма к неблагоприятным факторам среды.

Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение связи между наличием в кариотипе человека экстремальных вариантов С-лолиморфизма хромосом и индиви-' дуальной токсико- генетической чувствительностью к различнымму-гагеняш воздействиям.

Конкретные задачи исследования заключались в оценке частот повреждаемости хромосом в контрольной и профессиональной группах, а также степени повреждений после воздействия мутагенами на культуру клеток в зависимости от наличия или отсутствия дисбаланса по структурному гетерохроматину в 1,9,16 я 7 хромосомах...

Е а у. ч н а я новизна работы. В настоящей работе впервые была изучена коррелятивная связь между наличием или отсутствием в кариотипе. крайних вариантов С-долиморфизма I, 9,16 и У хромосом и индивидуальной токсико-генетической чувствительностью к фактора:.! среды в виде спонтанных и индуцированных различными агентами аберраций хромосом. Кроме этого, был проведен анализ специфики повреждений центромерных и прицентро^ мерных блоков структурного гетерохроматина для того, чтобы оценить вклад повреждений этого типа в общую картину хромосомного мутагенеза.

При решении поставленных задач были получены результаты, свидетельствующие о том, что наличие в кариотипе дисбаланса по структурному гетерохроматину тесно ассоциировано с повышенной

хромосомной нестабильностью. Показано, что значительная часть повреждений структуры хромосом у таких индивидуумов локализуется в прицентромерном гетерохроматпш или на границе его контакта с эухроматяческим материалом.

Научно-практическая значимость. Результаты диссертационного исследования могут тлеть широкий спектр практического применения, в частности, в качестве одного из тестов при определении профессиональной пригодности для работа во вредных условиях ; кроме того, для выявления групп риска при различил формах патологий, связанных с повышенной хромосомной нестабильностью, например, при онкологических новообразованиях.

Основные яоложения, выносимые на защиту:

1. Наличие в кариотипа экстремальных вариантов С-лолимор-фязма I, 9, 16 и У хромосом сопряжено с увеличением частоты спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций. .

2. Повышенная хромосомная нестабильность у таких индивидуумов в значительной мере обусловлена за счет разрывов, локализованных в участках структурного гетерохроматина, в частности, тех хромомос, которые содержат экстремальные С-варианты.

3. Наличие экстремального варианта не вызывает безусловного повышения повреждаемости хромосом, однако длч лиц, имевших такие особенности кариотипа увеличен токсико-генетическийриск, который г»ож>т быть высоким при интенсивном воздействии на организм различных мутагенных факторов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на выездных заседаниях Секции генетических аспектов проблем "Человек а Биосфера" ШПС при ГКНТ СССР (.Ереван, 1987; Кемерово, 1988"); на 1У Всесоюзном симпозиуме "Генетические маркеры в антропогенетике и медицине" (Хмельницкий, 1988"); на X Всесоюзном симпозиуме "Структура и функции клеточного дцра" (Х^одно, 1990'); на семинаре лаборатории общей цито-генешш Института медицинской генетики АМН СССР (.Москва, 1989"); на семинаре лаборагоия мутагенеза ВНИИ профилактической токсикологии МЗ СССР (Москва, 1991"); на семинаре лаборатории цито-генетики филиала Института медицинской генетики AVffl CCCFQTomck, 1991}.

Структура и объем работ и. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 246 наименований, в том числе 168 на иностранных языках. Материалы диссертации изложены на 104 страницах машинописного текста, включая 5 рисунков и 14 таблиц.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Цитогенетически исследовали 48 человек из контрольной и 46 человек из профессиональной групп.

В состав контрольной группы вошли лица в возрасте от 18 до 33 лет, профессионально не контактирующие с производственными вредностями жители г.Кемерово. Все обследуемые к моменту сбора материала были практически здоровы, не подвергались рентгенологическим исследованиям и не принимали лекарственных препаратов в течение 3-х месяцев до начала исследования. У 24 человек аз контрольной группы сбор материала проводили повторно синте-' рвалом в 2 месяца от первого исследования. В последнем случае часть культур подвергали воздействию мигошцина С (.С^ОЗмкг/мл) и циклофосфана ЦО миг/мл"). Мутагены вводили в 76-часовнекультуры раздельно за 24 часа до окончания культивирования без последующего отшва.

В качестве профессиональной - исследовали-группу мужчин, рабочих основных цехов алюминиевого производства (.46 человек в возрасте от 22 до 54 лет"), которые в процессе работы постоянно подвергалась воздействию фтористых соединений, аэрозолей металлов и смолистых возгонов каменноугольного пека (.Тимакин и др., 1984"). Внутризаводской контроль для профессиональной группы составили работника аппарата управления этого же предприятия. Обследованные рабочие на имели хронических заболеваний.

Материалом, для исследования служила цельная периферическая кровь, которую забирали у доноров в асептических условиях. Для культивирования лимфоцитов пользовались общепринятой методикой С иипеегГмй 1965). Пятаюцую смесь готовили из расчета: среда 199 - 6 мл; сыворотка крупного рогатого скота - 1,5 мл; фи-тогемагглютишш "Р" (.фирма " ыгсо " , США) - 0,1 мл. Смесь помещали в культурные флаконы и добавляли 0,5 мл гепаринизированной крови. Срок культивирования для анализа спонтанного и професси-

онально индуцируемого уровне В хромосомных аберраций составлял 48 часов с момента введения ФГА. Для изучения аберраций, индуцированных митомицином С а циклофосфаном материал фиксировали на 72 часу культивирования. За 2 часа до фиксации в культуры вводили колхивдн (.0,25 мкг/мл). После предварительной обработки проб гипотоническим раствором 0,55% kci в течение 10-15 мин. при 37/» проводили фиксацию в этанол-укусусном Фиксаторе до получения однородной клеточной суспензии. Препараты хромосом готовили дугам раскалывания на чистые обезжиренные и охлажденные стекла, окрашивали 2% раствором красителя Гимзы. Го. товые препараты шифровали.

Хромосомные аберрации анализировали не менее, чем в 100 клетках в яаздом варианте". Отбор метафазных пластинок для анализа а критерий учета аберраций соответствовали общепринятым (.Бочков, 1971). Учитывали хроматидные и изохроматидные фрагменты и аберрации обменного типа. Пробелы в число<аберраций не включала и регистрировали отдельно.

Для выявления С-сегыентов хромосомы подвергали щелочной обработке насыпанным Ва(он)2 с последующей инкубацией в стандартном солевом растворе г х ssc ") яри температуре 65°С и окраской раствором красителя Гимзы на фосфатном буфере лря ph -6,8 (. Suraner et ai., 1971). С-сегменты хромосом I, 9, 16 и 7 изучали полуколичественным методом в соответствии с рекомендациями Института медицинской генетики ¿МН СССР (Лрокофьева-Бе-льговская, Захаров, 1981). Метод предусматривав? 5~бальную систему оценки С-блоков в зависимости от их линейных размеров: 1-й балл - минимальный размер, 5-й балл максимальный размер. Экстремальными считали варианты С-сегментов, которым соответствовали баллы I, 4 и 5, а также случаи инверсий С-блоков Щве-ткова, 1981). В профессиональной группе оценку С-яолимбрфизма хромосом проводили также методом количественного анализа, для чего измеряли линейные размеры С-блоков в микрометрах Шодуго-льникова и др., 1984). Выбор I, 9, 16 и У хромосом для анализа был основан на том, что в этих хромосомах находятся наиболее крупные и вариабельные блоки структурного гетерохроматина.

Для статистической обработки полученных результатов пользовались критерием Сгъюдента им- критерий ранговых сумм Уилкинсона '(Холлевдер, Вулф,. 1983).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Повреждаемость хромосом при наличии или отсутствии в кариотипе экстремальных вариантов С-гетерохрсматяна •

Для проверки гипотезы о возможной связи дисбаланса по С-ге-терохроматину в геноме я онтогенетической чувствительностью клеток в виде индивидуальных частот хромосомных аберраций необходимо совместное изучение этих показателей в достаточно однородных группах индивидов, находящихся в сходных экогенетичееяих условиях.

При анализе С-лолиморфязди хромосом I, 9, 13 в контрольной группе у 15 человек из 48 исследованных были обнаружены экстремальные варианты кариотипа, причем у 6 человек кариотип был экстремальным по двум и более признакам. В одном случае выявлена полная инверсия гетерохроматического блока в 9-й хромосоме, в пятя случаях инверсия этого участка оказалась частичной.

Спонтанный уровень хромосомных аберраций в контрольной группе составил в целом 3,93 ^ 0,52$ при первом исследовании и ,, 6,54 + 0,97$ - нри повторном. Такие высокие показатели повреждаемости хромосом у лиц, на связанных с вредными производствами, по нашему мнению, могут быть следствием неблагоприятной экологической обстановки г.Кемерово. Не исключается также действие эпидемического фактора, так как сбор материала для повторного исследования проводили в период интенсивного инфицирования вирусом грилла (зимне-весенний период). Обращает на себя внимание значительная индивидуальная вариабельность показателей частоты хромосомных аберраций от ОЦ до 18$..

Дифференцированный анализ частот хромосомных аберраций в зависимости от наличия или отсутствия экстремальных С-вариангов в кариотипе показал, что повреадаемость хромосом' среди лиц,иивт ющих отклонения в содержании или локализации структурного гете-рохроматина (.6,79 + 1,1В) значительно.выше, чем у лиц с нормальным кариотипом - 2,83^0,37 (.табл.1). Причем достоверность различий мезду сравниваемыми группами возросла при повторной исследовании С р< 0,001) по сравнению с первым Р * 0,01).Это наводит на мысль о том, что значимость экстремальных вариантов может повышаться при увеличении мутагенной нагрузки на организм, так как во втором исследовании общая частота повреящешй хромосом была значительно выше.

Частота спонтанных хромосомных аберраций у людей с разными вариантами хромосом 1, 9 и 16

Группа лиц Кол-во Частоты хромосомных

лиц аберраций^ ^ £ э~

Первое исследование

С нормальными хромосомами 33 2,63 + 0,37 ■

С экстремальными вариантами хромосом 15 6,79±1,181,

Повторное исследование

С нормальными хромосомами 13 3,31 + 0,47

С экстремальными вариантами хромосом II 10,36 + 1.322

достоверно отличается от значения для лиц с нормальными -хромосомами С1 -Н < 0,01 ; 2 р< 0,001%

Следует отметить, что понятие "спонтанный уровень" хромосомных аберраций в условиях нашего исследования является в значительной мера условным. Неблагопшданыб климатические условия, большое количество предприятий химического профиля и, как следствие этого, многократные превышения ЕЩК токсичных отходов производства в г.Кемерово - эти факторы, по нашему мнению, являются причиной высокой повреждаемости хромосом выявленной в группе лиц, не контактирующих.профессионально с производственными вредностями. Более однородной, в смысле подверженности то-ксяко-генетическим воздействиям, очевидно, является производственная группа. Изучение показателя частоты хромосомных аберраций среди рабочих основных цехов алюминиевого производства показало, что.он достоверно превышает показатель.повреждаемости хромо.сом в группе внутризаводского контроля (.4,46^0,35^ и 2,25+0,43$ соответственно). В табл.2 показано распределение частот хромосомных аберраций в зависимости от налччяя или отсутствия экстремальных С-вариантов в профессиональной группе.

7

Соотношение частот хромосомных аберраций и

экстремальных вариантов в хромосомах I/ $

16 и У в группе рабочих алюминиевого производства

Группа лиц Кол-во лид Частота хромосомных аберраций ^ % ± в-

С нормальными хромосомами 28 4,10±0,35

.С экстремальными вариантами хромосом 18 6,71 ±1,63*

С экстремальными вариантами в 9-й хромосоме 10 9,28¿2,7 б1

Достоверно отличается от значета для лиц с нормальным ка-риотилом (. г<0,05').

Из табл.2 следует, что наличие в кариотипе отклонений в содержании С-гетерохроматина сопряжено с повышением хромосомной, р нестабильности, как и в случае изучения спонтанного уровня аберраций.

Изучение хромосомных аберраций in vivo не позволяет выделять основные повреадавдие фактора в каздом конкретном случае: фиксируется суммарное действие мутагенов или комбинаций факторов производственной среды; таким образом, можно говорить лишь об относительной схожести эколого-генетических условий, в которых проводится онтогенетический анализ. Наиболее однородные условия токсико-генетичаского воздействия на клетки разных доноров можно создать при введении в изучаемые культуры одинаковых концентраций мутагенов, индуцирующих значительное повышение уровня хромосомных аберрашй. Поэтому на следующем этапе работы был проведен модельный эксперимент с использованием в качестве мутагенной "нагрузки" мятомицина С и циклофосфана. При • действии на лимфоциты in vitro была обнаружена выраженная цитохимическая активность этих агентов. Так, мигомицин . С в использованной концентрации вызывал увеличение частоты хромосомных аберраций в общей груше до 31,07 + 1,56$, а циклофосфан-до В,73¿ 0,76$ при 3,2I¿0,62$ в контроле. При этом индуцированные повреждения хромосом чаще возникали у лиц с экстремальными С-варлангами в' кариотияз: 37,37±1,66? к 25,SI±0,68# после

воздействия мигогащшом С; 11,08 + 1,61 и 8,164 0,82% после воздействия циклофосфапом (.табл.З").

Таблица 3

Хромосомные аберрации, ивдуодрованные митомицяном С и циклофосфаяом, и экстремальные варианты С-полимо-рфизма I, 9 и 16 хромосом

1£уляа лиц Кол-во Число лиц клеток Частота хромосомных аберраций, х + Бх

?,1итомищш С

С экстремальными вариантами кариотипа 9 ■ 900 ЗГ.ЗГн^.бб1

С нормальным караотияом II 1100 Циклофосфан 25,91+0,68

С экстремальными вариантами кариотипа 5 500 II,№¿1,61

С нормальным кариотипом 21 2100 8,16 + 0,82

* Достоверно отличается от значения для лиц с нормальным дари-отилом Р < 0,001").

Таким образом, на всех трех уровнях сравнения (.контрольная, профессиональная группы и модельный эксперимент") были получены сходные результаты, рассмотрение которых в совокупности позволяет придти к заключению, что наличие в к&риотипе отклонений в вариабельности или изменение локализации С-блоков сопряжено с повышенной хромосомной нестабильностью. При этом, наличие экстремального варианта само по себе не вызывает безусловного увеличения разрывов хромосом. Так, например, среди носителей частичной дерицентрической инферсии гетерохроматического блока 9-й хромосомы в профессиональной группе частоты аберраций составил! 17$ ; в,4%; 2,3%. Поэтому речь скорее может идти об увеличении токсико-генетаческого риска для лиц, имеющих экстремальные варианты в кариотипе. Однонаправленность полученных результатов во всех серия* эксперимента свидетельствует такпсе об отсутствии принципиальной специфики при воздействии мутагенов разного типа. Вачшо наличие самого воздействия, а степэиь реализации разрывов"

зависит от индивидуальных возможностей репарационных систем организма, к которым, по нашему мнению, следует добавить и особенности состояния гетерохроматических районов,

2. Цитогенетическая значимость разных типов экстремальных вариантов С-поламорфизма

К понятию "экстремальный вариант" по' условиям работа относили любое значительное отклонение в количественном содержании или локализации структурного гетерохроыатина. Однако, понятный .интерес вызывает вопрос о том, какие конкретно варианты полиморфизма: увеличение, уменьшение или изменение локализации С-сег-м.ентов в геноме сочетаются с наиболее высокой нестабильностью хромосом. В табл.4 сведены данные, полученные с учетом такой дифференшровки при изучении контрольной группы.

Таблица 4

Хромосомные аберрации в группах лиц с разными гидами экстремальных С-вариангов

Группа лиц' Кол-во лап Частота хромосомных аберраций, х ± вх

Носители вариантов 8 6,38*1,05

Носители вариантов 6 10,50*2,74

Носители инФарсий . 7 - 7,56+1,62

Оказалось, что наличие любого из рассматриваемых типов экстремальных вариантов сопровождается повышением уровня хромосомных аберраций, однако достоверности различий мевду этими группами нет ни в одном случае. Следует отметить, что такой анализ связан с рядом методических сложностей. Имеется ввиду,преаде всего, малочисленность выборок носителей отдельных типов вариантов и, как следствие этого, большая ошибка средней. Кроме того, в кариогипе донора могут одновременно присутствовать два или более экстресалышх варианта, поэтому оценить значимость какого либо отдельного варианта в таких случаях не представляется возможным.

Недостаточностью выборок молено объяснить отсутствие достоверных различий нри рассмотрении частот хромосомных аберраций у

носителей С-вариантов разных хромосом (.табл.5"). В этом случав

Таблица 5

Хромосомные аберрации и С-варианты отдельных хромосом

Экстремальный вариант Кол-во лиц Частота хромосомных аберраций , х + в -

Варианты 1-й хромосомы 9 6,6В± 1,79

Варианты 9-й хромосомы 7 7,83^1,47

Два и более экстремальных варианта 6 9,67^ 2,02

наиболее высокая частота разрывов ассоциируется с наличием двух и более вариантов в кариотипе: 9,67 + 2,02$. Этот факт хорошо коррелирует с данными литературы о накоплении в группах различных патологий индивидов, обладающих сразу несколькими экстремальными полиморфными вариантами ДОикельсаар, 1979; Каретникова, 1981; Сг1зЪезавйЬлШ et а1. ,1985% Вопрос о неодинаковой "ценности" гетерохроматина в отдельных хромосомах обсуждается в литературе. Обычно выделяют хромосому 9, дисбалано по которой коррелирует с аномалиями развития и нарушениями репродуктивной функции. Это, как правило, связывают с возможностью значительных вариаций в содержании гетерохроматина в этой хромосо-меСЗахароа, Цонева, 1982'). В этой связи, интересным предятавля-ется наблюдаемое нами увеличение уровня хромосомных аберраций среди обладателей экстремальных вариантов в 9-й хромосоме в профессиональной группе (.гаСл.2').

3. Особенности локализации спонтанных а

индуцированных разрывов в хромосомах человека

Логично предположить, что повышенная хромосомная нестабильность среди носителей экстремальных С-вариантов может быть обусловлена увеличением вклада разрывов, локализованных в гетерохроматических районах, которые более всего подвержены изменениям (. Могас!, .Топаз еоп, 1973} Напсшагш, 1976 ;Бс1шар вЬ а1., ■

1980; Joseph et al, 1982). 3 связи с этим били определены частоты повреждаемости гетерохроматических районов хромосом I, 9 п 16-й у лиц с экстремальными вариантам кариотипа и у лиц с нормальным кариотапом. Оказалось, что у лиц с нормальным кариоти-пом доля разрывов в гетерохроматических районах составила в среднем 12,5$ яри первом ч 15,6;2 - при повторном исследовании контрольной группы, а у лиц с экстремальными вариантами кариотипа эти величины оказались почти в два раза выше: 28% и 29,1% соответственно. При сравнении числа аберраций в гетерохроматических районах в расчете на I клетку оказалось, что у лиц с экстремальными вариантами повреждаемость этих районов достоверно выше, ■ . чем у лиц с нормальным кариогяпом: 0,022 + 0,004 и 0,004 ±0,001 в первом исследовании; 0,031-+О,С04 и 0,005 +0,002 в повторном исследовании (табл,6). Аналогичные различия в частотах повреждаемости гетерохроматических районов наблюдались й в модельном эксперименте: 0,17 + 0,02 и 0,10¿0,01 после воздействия митоми-цина С ; 0,02± 0,007 и 0,01 + 0,002 После воздействия циклофос-вана (табл.?), однако их достоверность отмечалась лишь после воздействия митомяцина С. Митомецйи С оказался более спецафичес- • ким повреждающим агентом в отношении гетерохроматических районов хромосом, чем циклофосфан, так как при действии митошщша С 36, С^ всех разрывов локализовались именно в этих участках хромосом, а яри действии цюслофосфана' - только' 12,2$. Кроме того, на специфичность действий митомяцина С указывает тот факт, что после его воздействия'в лрицентромерном гетерохроматине хромосом I и.9 во многих случаях•наблюдались неокрашенные участки, напоминающие до морфологии лзохроматидные гзпы. Такие структурные особенности гетерохроматических блоков после воздействиями-томищша С, очевидно, наблидали Малыгина о соавторам CI9S8"), которые назвали их фрагяльными -сайтами, чувствительными к мито-мицину С. - В настоящей работе такие-фрагшшше сайты в случае отсутствия смещения .ацентрического фрагмента-по оси хромосомы в число аберраций не включались, а учитывались отдельно в качестве пробелов. : .•' ■

Для выяснения вопроса; насколько кавдый отдельный вариант является местом, где концентрируются разрывы был проведен анализ локализации повреждений в гетерохроматине тех хромосом, которые несут экстремальные варианты (.табл.Б").

Частота спонтениах повреждений хромосом в районах структур'юго гетерохроматина

Группа лиц Кол-во лиц Число Число- аберраций та клеток I клетку, д Число аберраций на I кле-Т!<у в гетерохроматических районах, ^ ± si

. ПЕРВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

С экстреыалышни вариантами кариотипа 15 15оо о.отб^о.охг1 0,022 + 0,0041

С нормальным кариотипом 34 3400 0,027 + 0,004 ПОВТОРНОЕ- ^СЛЕДОВАНИЕ 0,004 + 0,001

С экстремаяьньми вариантами хариотипа II 1100 .' 0,110+0.0121 0,031 ±0,0041

С нормальным кариотипом 13 1300 0,035 + 0,006 0,005 + 0,002

* Достоверно отличается от значения для лиц с нормальным кариотипом (Р < 0,001).

Таблица 7

Частота хромосомных повреждений» локализованных-в районах структурного гетерохроматана, после воздействия митонкцином С и циклофосфаном

• Группа лиц. Кол-во лиц 'Число • • Число аберраций на клеток I клетку ■< + Число аберраций в гетеро-хром&тачаских районах на I клетку, х . + 5;

ЖТОМЙЦИН с

С экстремальном:! вариантам:: кариотипа 9 900 0.42+0.021 0,17*0,022

С нормальным карио типом. • II 1100 0,30 + 0,01 ЦШОЗОСЗАН 0,10 + 0,01

С экстремальными вариантами кариотипа 5 500 0,14 +0,013* 0,02 + 0,007

С нормальным кариотипом 23 2300 0,08 + 0,008 0,01+0,002

то т

Достоверно отличается от значения для лиц с нормальным яар;ютипом ( Р <: 0,001;

г? < 0,01),

Локализация повреждений в гетерохроматических районах хромосом I, 9, 16 и У после воздействия штошцшом С у лиц с экстремальными вариантами разных хромосом

Экстремальный вариант Кол-во лиц Частота повреждений в гетерохроматических районах разных хромосом, %

I 9 16 У

1-я хромосома • " 5 30,3 67,1 2,6

9-я хромосома 4 19,9 74,7 2,7 2,7

Очевидно, что наличие экстремальных вариантов в хромосомах I или 9 ассоциировано с увеличением доли разрывов именно вгете-рохроматине этих хромосом, однако объяснять общую картину повышенной хромосомной нестабильности у таких индивидов только за счет аберраций в измененных гетерохроматических районах не представляется возможным. К настоящему времени не ясен механизм, обуславливающий высокую частоту разрывов и в эухроматической части генома у лиц с экстремальным! вариантами С-нолиморфизма I, Э и 16 хромосом.

Высокая частота разрывов в структурном гетерохроматине может быть объяснена некоторыми физико-химическими особенностями,-отличающими его от эухроматических районов Шрокофьева-Бельгов-ская,'1986). Так, например, то, что гегврохротиш находится в конденсированном состояния, по мнению ряда авторов, затрудняет доступ к местам первичных повреждений для ферментов системы репарации С 1ДеасШб , 1974 ; Леяава, 1980). Таким образом, случайное распределение предмутационных событий по длине хромосом в конечном итоге реализуется в картину преимущественной локали~ заоди разрывов в гетерохроматине. С другой стороны, разновременность репликации гетеро- л эухроматических участков генома может создавать в местах юс физического контакта некоторое статическое напряжение, в результате чего часть разрывов возникает на границе эухроматина и гетерохроматина по принципу "рвется там, где тоньше".

Полученные .данные о том, что липа одещие в кариатиде зкс-

треыальные варианты С-полиморфизма хромосом I, 9 и 16 болов чувствительны к действию мутагенных факторов, чем липа с нормальным кариотилом, позволяют по новому взглянуть на возможные причины клинического эффекта дисбаланса гетерохроматина в геноме человека, обсуждаемые в литературе. Не исключая возможных внушений ие&отчвcicivc протесов, прямого или опосредованного влияния гетерохроматических участков на функционирование генов, активных В эмбриогенезе, (. Sanders , Pavan , 1972 } Schviarzacher, 1976), ш хотели бы обратить внимание на высказанную Hsu вше в 1975 году идеи о том, что изменения в распределении и количественном содержании гетерохроматина связаны с изменением мутабиль-ности, а повышенная клеточная мутабильность, в свою очередь, может иметь значение в патогенезе многих заболеваний (Hsu, 1975). К сожалению, в исследованиях, посвященных изучению клинического значения полиморфизма хромосом этот вопрос практически не обсу-вдался, ХОТЯ Н 1976 ГОДУ Halbrecbt И Shabtei ПрвДЛОЖШШ гипотезу, согласно которой в участках хромосом, где имеются увеличенные гетерохроматические блоки может повышаться вероятность различных поломок. Авторы предложили,- что именно -чкой механизм лежит в основе многих патологических состояний, где имеет значение нарушение структуры хромосом: спонтанные .выкадыщи, врожденные аномалии, злокачественные новообразования и т.д. (Haibre.cht,

Shabteii9764!«

На основании результатов, полученных, в настоящей работе, можно сделать вывод.о том, что индивиды, имеющие, несбалансированный, с точки зрения гетерохроматина, геном относятся к группам повышенного риска при возникновении различных патологических состояний, так или иначе связанных с хромосомной нестабильностью. Причем, риск будет тем выше, чем сильнее на организм давление ■ мутагенных факторов природного или антропогенного характера.

В связи с этим, полученные нами'экспериментальные данные могут найти применение в системе.медико-генетического мониторинга производственных контингёнтов, работающих в условиях, связанных, с повышенной профессиональной вредностью. Сюда можно отнести химические, фармацевтические, металлургические, горно-до-бывавдие и другие предприятия. Тест на определение экстремальных полиморфных вариантов в каряогяпе, ларяду с другими методами определения индивидуальной токсико-генетической чувствителъ-~ • . ■ 16

нести к условиям конкретного производства, позволит давать рекомендации по рациональному использованию трудовых ресурсов и, в конечном итоге, снизить уровень заболеваемости со всеми вытекающими из этого благоприятными последствиями.

выводи.'

1. Изучена зависимость частоты спонтанных и индуцированных хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крова человека от наличия пли отсутствия а кариотяле экстремальных вариантов С-лолиморфизма I, 9, 16 и У хромосом.

2. Выявлена связь экстремальных вариантов С-полкморфизма хромосом с повышенной чувствительностью кариотипа донора к изученным видам мутагенного воздействия.•

3. Определено, что высокий уровень хромосомных аберраций у носителей экстремальных вариантов в значительной мере связан с увеличением вклада разрывов в.-гетерохроматических районах и, в частности, тех хромосом, гегерохроматин которых имеет отклонения от среднепопуляционных значений.

4. Показано, что носительсгвр экстремальных вариантов не вызывает безусловного повышения частоты повреждений хромосом, . однако, для лиц, имеющих экстремальные варианты в'кариотипе увеличивается токсико-генетический риск, который может быть высо-

'ким при интенсивности воздействия на организм различных црово-цирующих факторов.

5. Полученные результаты позволяют предложить выявление эк-' " стремальных вариантов С-полиморфизма хромосом в Качестве' патогенетического теста на определение профессиональной пригодности для работы в условиях с повышенной вредностью.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАНИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дружинин В.Г., Пономарев И.В. Исследование хромосомных аберраций и С-лолиморфизма в группах лиц повышенного профессионального риска ¡/ Использование биосферных и модельных объектов для генетического мониторинга: Таз.докл. Ереван, ISS7. С.35.

2. Дружинин 3.Г.,'Пономарев И.В., Коль Л.И. Экстремальные щрк-

ta

анты С-подинорфизма хромосом как маркеры индивидуальной чувствительности к токсико-генетическому воздействии производства/^ Генетический мониторинг населения ярошшлен!шх городов в условиях загрязнения окружающей среды.-Кемерово, 1988.-, ' С.81-87.

3. Дружинин В. Г. Экстремальные варианты С-подиморфизма как возможный маркер гоксяко-гвнегичзской чувствительности лейкоцитов человекаЦ Генетические маркеры в антропогенетике и медицине: Тез,докл. - Хмельницкий, 1988.-С. 114.

4. Дружинин В. Г. Дисбаланс по гегерохроматииу I и 9 хромосом как маркер токсдко-генетической чувствительности к факторам среды// Проблемы мониторинга за здоровьем населения промышленных-городов: Тез.докл. - Ангарск, 1989.-С.41-42.

5. Дружинин В.Г., Самойлов Э.В. Особенности хромосомного полиморфизма а'чувствительность к канцерогенезу// Молодые ученые Кузбасса - народному хозяйству: Тез.докл.-Кемерово, 1990. -С.28.

6. Дружинин В.Г., Грищук Г,Г. Цитогенетический неактивированного циялофосфамида в культуре клеток периферической крови человека/' Молодые ученые Кузбасса - народному хозяй-

. ству: Тез.докл.-Кемерово, 1990, - С.27,

7; Дружинин В.Г. Особенности локализации индуцированных разрывов в хромосомах человека// Цитология, 1990. Т.32. №8, С.847-851.

■КемПК. 1991г. Зак. 2368'