УДК 613.4:669.2/9:577.1(577.1)

Ключевые слова: бериллий, хромосомные и хроматидные аберрации, генотоксический эффект, метафаза.

Современная эпоха характеризуется бурным развитием научно-технического прогресса, который сопровождается появлением большого количества широко применяемых в химической промышленности соединений, обладающих мутагенной активностью [2]. Химические вещества, проникая в клетки организма, способны вызывать генные, хромосомные и геномные мутации и, наряду с другими вредными факторами, значительно пополнять пул спонтанных мутаций и, следовательно, влиять на скорость мутационного процесса и уровень генетического груза в популяциях человека [1].
Влияние химических факторов на наследственность человека необходимо учитывать, так как мутационная изменчивость ведет к повышенному риску различных заболеваний, а также к наследственной патологии [5].
Механизм генотоксических эффектов связан с повреждением генома и нарушением ДНК [6]. Возрастание нестабильности генома – это одна из причин развития генотоксических эффектов. В ходе технологического цикла производства бериллия выделяются большие количества вредных веществ, в первую очередь сам бериллий, повреждающий эффект которого обусловлен, в первую очередь, его цитотоксическим действием с поражением клеточной мембраны, проникновением в цитоплазму, ядро и нарушением внутриклеточных ферментативных процессов [4]. На молекулярном уровне это многоэтапный процесс. Значение имеет не только прямое повреждение ДНК, но и такое изменение биохимического и физиологического состояния клеток, тканей и всего организма, которое приводит к уменьшению эффективности реакций ДНК. Это проявляется как в изменении скорости тех или иных этапов репарации, так и слаженности и точности, а также усиления процесса спонтанного повреждения генома на различных уровнях его организации [3].
Цель исследования – изучение генотоксических эффектов воздействия соединений бериллия на организм рабочих.
М а т е р и а л и м е т о д и к и. Обследовано 18 человек гидрометаллургического (ГМО) и металлургического (МО) отделений бериллиевого производства (основная группа). По анкетным данным все обследованные были мужского пола, возраст колебался от 21 года до 43 лет, средний возраст составлял 34,5 года, по длительности проживания в данной местности максимальный срок - 43 года, минимальный - 10 лет. Общий стаж рабочих, как и стаж по специальности на данном производстве, варьировал от 1 года до 23 лет. Профессии обследуемых лиц в основном представлены такими специальностями как аппаратчик, слесарь-ремонтник, огнеупорщик, токарь, газоэлектросварщик, из них 61% отмечают службу в армии, 66% - наличие вредных привычек (курение и потребление алкоголя), более 95% обследуемых оценили свое состояние здоровья как нормальное.
В целях сравнения и выявления достоверности данных, при изучении выраженности генотоксических эффектов, была обследована контрольная группа из 6 мужчин, не контактирующая с вредными факторами данного производства. Средний возраст лиц этой группы составил 32,8 года с проживанием в данной местности не менее 10 лет. Все рабочие на момент обследования были здоровы.
Распределение рабочих на группы в зависимости от стажа и возраста было следующим: I группа – от 0 до 5 лет, II группа – от 6 до 10 лет и III группа – от 11 лет и более, IV группа - от 21 до 30 лет, V группа – от 31 до 40 лет и VI группа – от 41 и более лет.
Генотоксические эффекты у рабочих бериллиевого производства изучали с помощью модифицированного полумикрометода культивирования лимфоцитов периферической крови с целью учета частоты и типов хромосомных аберраций [7,8].
Статистический анализ проводили с помощью пакета прикладных программ «Statgraphics». Различие цитогенетических параметров в группах оценивали по критерию Стьюдента.
Р е з у л ь т а т ы. При проведении цитогенетических исследований у рабочих гидрометаллургического и металлургического отделений бериллиевого предприятия было изучено 3600 метафаз в основной группе и 1200 – в контрольной. Общее количество хромосомных аберраций (ХА) в основной группе составило 3,270,29%, в контрольной группе - 1,500,35%. Показатели основной группы превышали показатели контрольной группы более чем в 2 раза (р< 0,01) (табл.1).

Т а б л и ц а 1

Частота и типы хромосомных аберраций у лиц основной и контрольной групп (Р+m), %

* Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р<0,01)

Выявленные хромосомные аберрации, относящиеся к типу нестабильных хромосомных поломок, были разделены на 2 основные группы: хромосомного и хроматидного типов. Общее количество аберраций хромосомного типа в основной группе составило 67, средняя частота которых соответствовала 1,860,22%, в контрольной группе соответственно - 8 и 0,660,23%, разница показателей в 2,8 раза, что достоверно при р<0,01. Как видно из таблицы 1, средняя частота клеток с аберрациями хроматидного типа в основной группе составляла 1,410,19%, что превышало контрольные значения в 1,7 раза.
Для оценки влияния стажевого фактора был изучен уровень хромосомных аберраций, представленный в таблице 2.

Т а б л и ц а 2

Частота хромосомных аберраций у обследованных лиц в зависимости от стажа работы (Рm), %

* - Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р<0,05)
** - Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р< 0,01)

При анализе частоты хромосомных аберраций у обследованных лиц в зависимости от стажа работы выявлено, что наиболее высокий уровень хромосомных аберраций наблюдался в третьей стажированной группе, достигая уровня 4,250,58%, что по сравнению с контрольной группой выше в 2,8 раза (р< 0,01). Во второй группе данный показатель составил 3,250,51 %, что выше контроля в 2,2 раза (р< 0,05). У рабочих со стажем работы от 0 до 5 лет частота хромосомных аберраций составляла 2,300,43 % и превышал контроль в 1,5 раза. Полученные результаты показали зависимость между уровнем цитогенетических нарушений и стажем рабочих: чем выше стаж работы, тем выше уровень хромосомных аберраций у рабочих бериллиевого производства. При изучении типов хромосомных поломок в основной и контрольной группах было выявлено, что они представлены как аберрациями хромосомного, так и хроматидного типов. Аберрации хромосомного типа в виде парных фрагментов и разрывов по центромере в основной группе составили 56,8% от общего числа хромосомных поломок. Хроматидный тип аберраций соответственно составил 43,2% от общего числа и представлен хроматидными разрывами, одиночными фрагментами и делециями. Цитогенетические нарушения в контрольной группе показаны аналогичными классами типов хромосомных аберраций (табл.3).

Т а б л и ц а 3

Типы хромосомных аберраций у обследованных лиц в зависимости от стажа работы (Рm),%

* - Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р<0,05)
* *- Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р< 0,01)

Анализируя полученные данные по типам хромосомных аберраций можно отметить наиболее высокие уровни изучаемого показателя (2,50,45%) по аберрациям хромосомного типа в группе рабочих со стажем 11 и более лет (р< 0,01). В группах рабочих со стажем от 0 до 5 лет и от 6 до 10 лет также отмечаются высокие уровни соответственно 1,60,36% и 1,40,33%. Парные фрагменты в первой и третьей стажевых группах достоверно превышали показатели контрольных величин, составляя 1,30,32% и 2,00,41%. Удельный вес парных фрагментов в общем числе аберраций хромосомного типа составил 85,6%, 16,4% приходился на разрывы по центромере. В контрольной группе поломки хромосомного типа представлены парными фрагментами в 6 случаях ( 75%) и разрывами по центромере в 2 случаях (25%).

Аберрации хроматидного типа в основной группе представлены: делециями в 8 случаях (15,7%), одиночными фрагментами в 5 случаях (9,8%) и хроматидными разрывами в 38 случаях (74,5%). В контрольной группе поломки хроматидного типа составлены аналогичными видами аберраций: делециями и одиночными фрагментами по 2 случая (40,0%) и хроматидными разрывами - 6 случаев (60,0%). Из аберраций данного типа выделен класс хроматидных разрывов, достигающий наиболее высокого уровня во второй стажевой группе (1,50,35%.), при р< 0,05. При суммировании показателей цитогенетических нарушений хроматидного типа выявлены достоверные данные во второй и третьей стажевых группах, соответственно 1,80,38% и 1,70,37%, при р< 0,05.

Таким образом, повышение уровня аберраций в лимфоцитах периферической крови у рабочих бериллиевого производства за счет повреждений как хромосомного, так и хроматидного типов указывает на возможно смешанную природу мутагенного воздействия.

Для оценки влияния возрастного фактора на выход хромосомных повреждений был изучен уровень хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови у рабочих в зависимости от их возраста (табл. 4).

Т а б л и ц а 4

Частота и типы хромосомных аберраций у обследованных лиц в зависимости от возраста (Р+m), %

Как видно из таблицы 4 наиболее высокий уровень хромосомных повреждений наблюдался в шестой возрастной группе 4,75  0,74%. Наименьшее число хромосомных аберраций отмечалось в четвертой группе 2,50  0,45%. В пятой группе - изучаемый показатель установился на уровне 3,12  0,43%, что соответствовало промежуточному положению среди групп, обследуемых по возрастному фактору.
Таким образом, при изучении влияния возрастного фактора на уровень хромосомных аберраций можно отметить следующую закономерность: с повышением возраста повышается уровень выхода хромосомных повреждений в лимфоциты крови.
Генотоксические эффекты у рабочих ГМО и ГО бериллиевого производства показаны в таблице 5.

Т а б л и ц а 5

Частота и типы хромосомных аберраций у рабочих бериллиевого производства (Р+m) %

* - Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р<0,05)
* *- Достоверные изменения по сравнению с контрольной группой (р< 0,01)

Наиболее высокий уровень хромосомных аберраций наблюдался в ГМО и достигал уровня 3,700,42%, что превышал контрольные значения в 2,5 раза (р< 0,01). В МО данный показатель составлял 2,750,40% (р< 0,05), что также превышал контрольный уровень. Сравнивая уровни хромосомных аберраций у рабочих двух отделений можно отметить, что данный показатель в 1,7 раза выше у рабочих ГМО по сравнению с рабочими МО. Анализируя типы хромосомных нарушений у обследованных в зависимости от места работы можно отметить те же соотношения, что и при изучении типов хромосомных аберраций в зависимости от стажа работы.

В ы в о д ы . 1.Повышенный уровень хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови выявлен у рабочих бериллиевого производства. 2 При воздействии соединений бериллия генотоксические эффекты усиливаются с увеличением возраста и стажа: чем выше стаж и возраст рабочих, тем выше уровень хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови. 3. Высокий уровень хромосомных повреждений отмечен у рабочих гидрометаллургического отделения по сравнению с металлургическим, что вероятно связан с особенностями технологического процесса получения бериллия и биологической эффективностью его соединений.

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванова Л.А., Безрукавникова Л.М., Кузьмина Л.П. //Мед.труда и пром.экология. - 1999. - №5. - С.23.
2. Коненков В.И. Медицинская и экологическая иммуногенетика.-Новосибирск, Медицина,1999. - 250с.
3. Курляндский Б.А. Химические канцерогены в промышленности. - М., Медицина.-1990.-16с.
4. Пименова М.Н., Яннол Л.В., Бакина В.Н. //Мед.труда и пром. экология.-1997.-№6.-С.19-22.
5. Токсикология, гигиена, профилактика, диагностика и лечение бериллиевых поражений: Справочник. Изд. 2-е (Под ред. А.И. Бурназяна и С.А.Кейзера) - М.: Энергоатомиздат, 1985.-157с.
6. Чеботарев А.Н. //Вестник РАМН. - 2001. - №10. - С.64-69.
7. Hungerford D.A. // Stain Technology.- 1965.- Vol. 40, № 6.- P. 333 – 338.
8. Moorhead P.S., Nowell P.S., Mellman W.J. // Exp.Cell.Res.- 1960.- Vol.20.- P.613.

Источник: Мат. объединенного пленума научных советов РФ по экологии человека и гигиене окружающей среды по медико-экол. проблемам здоровья работающих. Москва, 2010. – С. 63-65.
Раздел: «Медицина труда»