Главная
Коллекция "Revolution"
Биология и естествознание
Вплив дисперсних азобарвників на біосинтез нуклеїнових кислот і білків з урахуванням віддалених ефектів
Вплив дисперсних азобарвників на біосинтез нуклеїнових кислот і білків з урахуванням віддалених ефектів
Аналіз особливостей біосинтезу та змін кількісного вмісту нуклеїнових кислот (ДНК, РНК) та різних класів ядерних білків (гістонових, негістонових, глобулінових) під впливом дисперсних азобарників з урахуванням віддалених наслідків і проявів токсичної дії.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 23.11.2013 |
| Размер файла | 65,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
ВПЛИВ ДИСПЕРСНИХ АЗОБАРВНИКІВ НА БІОСИНТЕЗ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ І БІЛКІВ З УРАХУВАННЯМ ВІДДАЛЕНИХ ЕФЕКТІВ
03.00.04 - біохімія
ПАЛАГІНА ІРИНА АНАТОЛІЇВНА
Харків - 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана у лабораторії промислової токсикології Державного підприємства Харківський науково-дослідний інститут гігієни праці та профзахворювань Міністерства охорони здоров'я України
Науковий керівник:
доктор біологічних наук, професор
Клименко Анатолій Іванович,
Харківський державний інститут фізичної культури
Міністерства освіти України та Державного комітету України з фізичної культури та спорту,
завідувач кафедри біологічних основ фізичного виховання та спорту.
Офіційні опоненти:
доктор біологічних наук, професор
Луговий Володимир Йосипович,
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України (м. Харків),
завідувач відділу кріопротекторів
доктор біологічних наук
Князєва Марина Владиславівна,
Харківський інститут удосконалення лікарів МОЗ України,
професор кафедри клінічної біохімії та судово-медичної токсикології
Провідна установа: Інститут фармакології і токсикології АМН України
(відділ біохімічної фармакології), м. Київ
(рішенням спецради прот. № 2 від 3.03.99 р. змінена на Львівський державний університет ім.І. Франка
Міністерства освіти України (кафедра біохімії), м. Львів).
Захист відбудеться "17 ” березня 1999 р. о 1515 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.051.17 при Харківському державному університеті за адресою: 310077, м. Харків, площа Свободи, 4, ауд.3-15 (рішенням спецради прот. № 2 від 3.03.99 р. захист перенесено на 21 квітня 1999 р)
З дисертацією можна ознайомитися у Центральній науковій бібліотеці Харківського державного університету Міністерства освіти України за адресою: 310077, м. Харків, площа Свободи, 4
Автореферат розісланий "5" лютого 1999 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат біологічних наук В.І. Падалко
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Вивчення динаміки біосинтезу нуклеїнових кислот і білків, механізмів цих процесів та їх регуляції є однією з фундаментальних проблем біохімії. Останнім часом дослідження у цій галузі було спрямовано насамперед на вивчення біосинтезу ДНК, РНК і білків у нормальних клітинах тварин за різного фізіологічного стану (старіння, збудження та інші) [И.Ю. Хилобок и соавт., 1986; А.И. Клименко и соавт., 1987, 1988, 1991; А.Н. Котеров, 1994, 1997; Т.Г. Мозжухина и соавт., 1996, 1997; G. Almouznі, 1993]. На сучасному етапі розвитку біохімії актуальними є дослідження особливостей їх біосинтезу у клітинах при різних формах патології (пухлинний ріст, вірусні інфекції та ін.), а також за умов дії радіації, мутагенів та інших факторів. Така зміна спрямованості досліджень зумовлена зростанням реального навантаження на організм людини шкідливих чинників різної природи, переважно хімічних, внаслідок інтенсивного забруднення навколишнього середовища [Ю.И. Губський и соавт, 1993; А.М. Сердюк, 1996]. Вказані негативні явища суттєво відбиваються на показниках здоров'я населення. Так, в Україні за 1992-1997 рр. збільшилася на 16 % онкологічна захворюваність хімічної етіології. Це також стосується ряду інших захворювань, які пов'язані з пошкодженням генетичної інформації під час синтезу клітинних компонентів, тобто спадкових захворювань, порушень репродуктивної функції, ускладнень перебігу вагітності [А.М. Сердюк, 1997]. Всі ці форми патології найчастіше зумовлені дією на організм генетично активних чинників, у т. ч. ксенобіотиків. Серед останніх значний відсоток складають хімічні речовини, що мають мутагенні, канцерогенні, гонадо - та ембріотропні властивості [І.Р. Бариляк і співавт., 1996; Є.Г. Гончарук і співавт., 1996].
Відомо, що молекулярною основою віддалених наслідків, обумовлених впливом ксенобіотиків, є порушення структурно-функціонального стану генетичного апарату на різних рівнях його організації, включаючи їх взаємодію з ДНК, компонентами хроматинового комплексу та ядерним матриксом [Т.Г. Съяксте и соавт., 1991; F. Perera, 1991; A. Dіpple, 1995]. Розвиток віддалених ефектів супроводжується значною перебудовою метаболічних процесів у клітинах, а першою ланкою у сплетінні таких перетворень є порушення обміну нуклеїнових кислот, зокрема їх біосинтезу [К.Ф. Сейц и соавт., 1986; М.А. Царцидзе, 1991; В.П. Иванов и соавт., 1996; E. Lee et al., 1989; T. Boulіkas, 1992].
Однак, залишається нез'ясованим питання, які саме зміни динаміки процесів реплікації та транскрипції пов'язані з канцерогенезом, мутагенезом та іншими генетично зумовленими ефектами за умов дії на організм ксенобіотиків.
Недостатньо вивченою є також проблема механізмів порушень синтезу ДНК і РНК під впливом різних хімічних речовин. Зміни функціональної активності ядерного апарату в значній мірі впливають на біосинтез ядерних білків, в першу чергу гістонових і негістонових [С.Н. Голиков и соавт., 1986; Ю.И. Митрюхин и соавт., 1989; А.И. Клименко и соавт., 1991]. Зміни динаміки біосинтезу нуклеїнових кислот і білків, механізми порушень цих процесів за умов дії різних класів генотоксичних хімічних сполук можуть мати як загальні закономірності, так і певну специфічність. Тому вивчення біосинтезу ДНК, РНК і білків в умовах дії різних ксенобіотиків, які здатні спричиняти віддалені ефекти (мутагенний, канцерогенний гонадотропний та ін.), є вельми актуальним.
Однією з найбільш відомих груп генотоксичних канцерогенів є сполуки класу аміноазобензолів [H. Morі, 1990; K. Chung, 1992; ІARC monographs, 1991, 1993; P. Shubіk, 1995], до яких належить і нова, практично ще невивчена група ксенобіотиків - дисперсні азобарвники (похідні 4-нітро-4'-аміноазобензолу). Ці сполуки, як фактори ризику віддалених ефектів, становлять значний науковий інтерес у плані дослідження їх впливу на біосинтез нуклеїнових кислот і білків.
Все вище викладене засвідчує актуальність проведення досліджень біосинтезу нуклеїнових кислот і ядерних білків та оцінки зв'язку цих процесів з віддаленими ефектами під час моделювання канцерогенезу, мутагенезу та порушень сперматогенезу, зумовлених впливом нітроаміноазобензолів. Дослідження у цьому напрямку мають важливе наукове значення, з одного боку, для з'ясування патогенезу форм захворювань, пов'язаних з пошкодженням генетичного апарату, а з другого, для встановлення закономірностей генотоксичної дії дисперсних азобарвників з класу аміноазобензолів.
Актуальність досліджень впливу дисперсних азобарвників (ДАБ) на біосинтез нуклеїнових кислот і білків зумовлена ще й тим, що з цими сполуками контактують значні контингенти працівників, що створює реальну загрозу професійних захворювань [Н.М. Кузьменко, 1986; М.А. Ващук, 1989; В.Л. Стародумов, 1991]. Такі дослідження мають важливе значення для розв'язання прикладної проблеми розробки профілактичних заходів - удосконалення науково-методичних підходів до гігієнічного регламентування сполук цього класу.
Зв'язок роботи з науковими програмами та темами. Матеріалами даної дисертаційної роботи є результати досліджень, одержані автором під час виконання НДР "Вивчення токсикодинаміки і обґрунтування гігієнічних регламентів з урахуванням віддалених ефектів для індивідуальних і сумішних марок дисперсних азобарвників", N державної реєстрації 01.90.0016.666.
Мета роботи - аналіз особливостей біосинтезу та змін кількісного вмісту нуклеїнових кислот (ДНК, РНК) та різних класів ядерних білків (гістонових, негістонових, глобулінових) під впливом дисперсних азобарників з урахуванням віддалених наслідків та проявів токсичної дії.
Завдання дослідження:
1. Вивчити вплив ряду ДАБ на біосинтез, кількісний вміст та співвідношення ДНК і РНК у ядрах клітин печінки, сім'яників та кісткового мозку щурів іn vіvo за умов одно - та семиразової пероральної дії, а також хронічної інгаляції.
2. Провести дослідження особливостей біосинтезу гістонових, негістонових і глобулінових білків та змін їх кількісного вмісту у ядрах клітин печінки щурів іn vіvo за умов одноразової пероральної дії та хронічної інгаляції ряду ДАБ.
3. Оцінити характер змін кількісних співвідношень між нуклеїновими кисло-тами та білками, та між різними білками у печінці щурів під впливом ряду ДАБ.
4. Встановити зв'язок змін біосинтезу ДНК, РНК і білків з віддаленими ефектами (мутагенним і гонадотропним) та проявами загальнотоксичної дії ДАБ.
5. На підставі отриманих результатів досліджень обґрунтувати гігієнічні регламенти у повітрі робочої зони для вивчених дисперсних азобарвників.
Наукова новизна і теоретична значущість роботи.
1. Отримані дані з біохімії нового класу ксенобіотиків - дисперсних азобарвників які належать до групи промислових отрут і є чужорідними для нормальних метаболічних шляхів організму. Вперше вивчені особливості біосинтезу нуклеїнових кислот та різних класів білків, зміни їх кількісного вмісту та співвідношень між ними в ядрах клітин різних органів за умови дії ДАБ. Встановлено, що характер та ступінь вираженості вказаних процесів залежать від дози, шляху та кратності введення, часу експозиції, а також особливостей метаболізму у дослідженому органі. На фоні цих змін вперше досліджені можливі віддалені наслідки пошкоджуючого впливу цих сполук на організм, а також прояви їх загальнотоксичної дії.
2. Показано, що одним з механізмів, що визначають генотоксичний, а також канцерогенний ефект аміноазобензолів, є зміни (переважно гальмування) біосинтезу ДНК, гістонових та негістонових білків у ядрах клітин органів-мішеней (печінки та сім'яників). Гальмування біосинтезу ДНК, а також генетичні пошкодження у статевих клітинах самців можуть бути одним з механізмів порушення репродуктивної функції тварин. Встановлено, що головним елементом механізму загальнотоксичної дії ДАБ є їх пошкоджуючий вплив на еритроцити за рахунок здатності інактивувати гемоглобін в мет - і сульфгемоглобін з подальшим утворенням тілець Гейнця і розвитком гемолітичної анемії.
3. Обґрунтовано комплекс пріоритетних діагностичних критеріїв для оцінки вибірковості пошкоджуючої дії ДАБ на організм, який може бути використаний з метою гігієнічного регламентування сполук класу ДАБ.
Практична значущість роботи.
1. Рекомендовано експериментально обґрунтований методичний підхід до гігієнічного регламентування сполук класу ДАБ, заснований на виявленні змін біосинтезу нуклеїнових кислот та ядерних білків, специфічних віддалених ефектів (мутагенного і гонадотропного) як пріоритетних критеріїв оцінки їх пошкоджуючої дії на організм.
2. Експериментально обґрунтовані гранично допустимі концентрації (ГДК) у повітрі робочої зони для 4 азобарвників: Червоно-коричневого Ж (ДЧК-Ж), Червоного Ж (ДЧ-Ж), Темно-синього З (ДТС-3) і Червоного 2С (ДЧ-2С) дозволяють здійснювати перебіжний і попереджуючий санітарний нагляд за вмістом цих барвників у повітрі виробничих приміщень, що є важливим профілактичним заходом.
3. Одержані біохімічні, генетичні та токсикологічні дані біологічної дії ДАБ використані при складанні профілактичних рекомендацій, спрямованих на оптимізацію умов праці і попередження розвитку професійних захворювань працівників відповідних виробництв.
4. Результати досліджень особливостей біосинтезу нуклеїнових кислот і білків під впливом ДАБ мають важливе значення для розробки ефективних антиканцерогенних препаратів, механізм дії яких заснований на блокуванні синтезу ДНК та білків у ядрах пухлинних клітин.
Впровадження результатів дослідження до практики.
1. Дані про генотоксичну і гонадотропну небезпеку вивчених ДАБ використано для складення нормативно-технічної документаціі на ці хімічні сполуки та технологічні процеси шляхом включення у розділи "Вимоги безпеки та охорони навколишнього середовища" (1994 р.). Ці вимоги було впроваджено на підприємствах анілінофарбової галузі промисловості України.
2. Відомості про особливості біологічної дії вивчених ДАБ включено до банку даних реєстру потенційно токсичних та небезпечних хімічних речовин РФ.
3. Для профілактики професійних захворювань у виробництві дисперсних азобарвників експериментально обґрунтовані величини ГДК у повітрі робочої зони, які затверджені та включені у доповнення № 4 до переліку ГДК (від 15.11.1989) для ДЧ-2С, № 8 для ДЧ-Ж і ДТС-З (від 1.06.1993) та № 9 (від 1.01.1994) для ДЧК-Ж.
Особистий внесок дисертанта в отримані наукові результати.
Автор особисто провів інформаційний пошук та критично оцінив наявну літературу за темою дослідження, визначив мету та завдання досліджень, шляхи їх розв'язання. Автором особисто та за його безпосередньою участю виконані всі етапи експериментальних досліджень особливостей біосинтезу ДНК, РНК та ядерних білків в різних органах під впливом ДАБ, а також віддалених наслідків та проявів токсичної дії цих сполук. Автором особисто виконано статистичну обробку одержаних результатів, особисто та у співпраці з науковим керівником проаналізовані результати досліджень. Вивчення мутагенного (методом домінантних летальних мутацій) і гонадотоксичного ефектів здійснено з участю наук. співроб. лабораторії промтоксикології ДП Харківський НДІ гігієни праці та профзахворювань Д.М. Девейкіс. Консультативна допомога в інтерпретації результатів токсикологічних досліджень подана провідним науковим співробітником лабораторії промтоксикології означеного підприємства, канд. мед. наук В.І. Звездай.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були представлені і обговорені на конференції молодих вчених Харківського НДІ гігієни праці і профзахворювань (1989, 1993, 1994, 1997), міжнародному симпозіумі "Проблеми токсикології і прикладної екології" (Москва-Пермь, 1991), засіданні Харківського відділення Українського товариства фармакологів і токсикологів (1992), засіданні секції "Промтоксикологія" при проблемній комісії "Наукові основи гігієни праці і профпатології" (Москва, 1993), конференції до 100-річчя з дня народження О.І. Черкеса "Школа акад.О. Черкеса: ідеї, розвиток, перспектива" (Київ, 1994), ІІ з'їзді медичних генетиків України (Львів, 1995), національному з'їзді гігієністів України (Київ, 1997), 1 Міжнародному медичному Конгресі студентів і молодих вчених (Тернопіль, 1997), міжнародному симпозіумі "Безпліддя. Допоміжні репродуктивні технології" (Київ, 1997), науковій конференції "Актуальні проблеми гігієни праці і профпатології в машинобудуванні та хімічній промисловості" (Харків, 1998).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковані 22 наукові роботи (з яких 7 самостійні), в тому числі: 9 статей у наукових журналах, 4 статті у збірниках наукових праць, 9 робіт у матеріалах і тезах конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури (розділ 1), викладення і обговорення власних досліджень, включаючи методичну частину (розділи 2-7), заключення, висновків, списку літератури і додатку. Обсяг дисертації - 150 сторінок, в тому числі 13 малюнків - 13 стор., 18 таблиць (3 - за текстом, 15 - у додатку) - 22 стор., список використаної літератури (196 джерел: 107 вітчизняних та країн СНД і 89 іноземних) - 16 стор., додаток А - 18 сторінок.
Матеріали і методи досліджень
В роботі використано 1194 статевозрілих білих щурів обох статей популяції Вістар і 102 нелінійні білі миші. В експериментальних дослідженнях тварини зазнавали впливу азобарвників ДЧК-Ж, ДЧ-2С, ДТС-3, ДЧ-Ж, ДО-2К і ДР (похідних 4-нітро-4'-аміноазобензолу). Ці сполуки відрізняються між собою природою замісників у бензольних кільцях (бром-, хлор, ціан-, ацетаміно-, метокси-) та по аміногрупі (етил-, ціанетил-, оксиетил-, ацетоксиетил-, пропіонилоксиетил-).
Вплив ДАБ на особливості біосинтезу і кількісного вмісту ДНК і РНК, гістонових (ГБ), негістонових (НГБ) і глобулінових (ГлБ) білків ядер досліджено в печінці, сім'яниках та кістковому мозку щурів-самців у трьох незалежних постановках експериментів іn vіvo: за умов короткочасної дії ДАБ, тобто перорального одноразового введення ДТС-З, ДЧ-2С, ДО-2К і ДР (5 г/кг) і ДЧК-Ж (1,61 г/кг = 1/2 DL50) та 7-разового введення ДО-2К (1 г/кг) і ДЧК-Ж (0,32 г/кг = 1/10 DL50), а також в умовах хронічної інгаляції ДЧК-Ж (2,5 і 4 місяці; 25,4 і 5,3 мг/м3). Як позитивний контроль використовувалось введення еталонного мутагену циклофосфаміду. Тварин декапітували через 6, 24 і 48 год. після останнього введення сполук
З метою вивчення біосинтезу ДНК і РНК щурам за 2 години до забою, а для вивчення біосинтезу білка - за 1 годину вводили в черевну порожнину мічені попередники: 3Н-тімідін (2 Мбк/100 г м. т.), 3Н-урідін (1 МБк/100 г м. т.) і 14С-амінокислоти гідролізату білків хлорели (1 МБк/100 г м. т.). Ядра з гомогенату досліджених органів виділяли методом диференційного центрифугування у 0,25 М і 0,31 М розчинах сахарози з добавкою MgCl2х6H2O і тріс-HCl [Chauveau J. et all., 1956]. Концентрацію ДНК і РНК визначали за методом Д. Шмідта і С. Таннгаузера в модифікації М.Г. Трудолюбової [1977] та спектрофотометрично [А.С. Спирін, 1960]. Глобулінову фракцію ядерних білків отримували в процесі промивки ядер 0,14 М розчином NaCl і центрифугування при 2500 g. Гістонову фракцію білків з осадів препаратів ядер отримували екстракцією за допомогою 0,25 N HСl і подальшим центрифугуванням при 2500 g. Екстракцію НГБ з препаратів ядер проводили у 0,1 N NaOH, далі білковий екстракт відділяли центрифугуванням (2500 g). Концентрацію ГлБ і ГБ визначали по оптичній щільності при довжині хвилі 280 нм на спектрофотометрі СФ-46; НГБ - за методом Д. Лоурі та співавт. [1951] та спектрофотометрично при двох хвилях 260 і 280 нм [Г.А. Кочетков, 1980] з попереднім їх переосаджуванням у 5 % трихлороцтовій кислоті.
Інтенсивність біосинтезу ДНК, PНК і білків визначали радіоізотопним рідинно-сцинтиляційним методом [С.А. Остерман, 1983; Рук-во ВОЗ по КСТ, 1989]. Радіоактивність у пробах вимірювали на лічильнику Бета-І у рідинному сцинтиляторі, який містить на літр діоксану 100 г нафталіну, 5 г 2,5-діфенілоксазолу і 250 мг 1,4-ді-5-феніл-2-оксазолілбензолу. У флакон для рахування вносили 0,5 мл проби та 15 мл сцинтилятора.
Мутагенна активність ДАБ вивчалася в системі короткочасних тестів (КЧТ): тесті Еймса [Л.М. Фонштейн і співавт., 1985], цитогенетичним методом (урахування частоти хромосомних аберацій (ХА) в клітинах кісткового мозку щурів іn vіvo) і тесті на індукцію частоти домінантних летальних мутацій (ДЛМ) у щурів-самців [І.В. Саноцький та співавт., 1978; Рук-во ВОЗ по КСТ, 1989]. Токсичний вплив барвників на гонади самців щурів досліджувався з використанням комплекса функціональних і морфологічних показників стану сперматогенезу, а також морфо-структурного аналізу сім'яників [І.В. Саноцький, 1979; Н.Н. Литвинова, 1983].
Особливості токсикодинаміки ДАБ вивчались за умови гострого (введення у шлунок 5 г/кг, для ДЧК-Ж - 1/2 DL50) і підгострого (30-кратне введення у шлунок 1 г/кг, для ДЧК-Ж - 1/5 і 1/20 DL50) експериментів, а у випадку ДЧК-Ж також в умовах хронічної інгаляційної дії (4 міс., 24,9 і 6,0 мг/м3) з урахуванням впливу на функціональний стан печінки і кров. Експериментальні дані оброблені методом варіаційної статистики з використанням t-критерія Ст'юдента [Г.Ф. Лакін, 1990].
нуклеїнова кислота кислота білок
Результати досліджень та їх обговорення
В результаті вивчення впливу дисперсних азобарвників на біосинтез і кількісний вміст нуклеїнових кислот (ДНК, РНК) та різних класів білків ядер (ГБ, НГБ і ГлБ), встановлено, що ксенобіотики цього класу викликають різнохарактерні зміни зазначених біохімічних процесів в органах-мішенях в залежності від способу та тривалості введення сполук і часу експозиції після їх дії.
На першому етапі в умовах одноразової пероральної дії ДАБ досліджено біосинтез і кількісний вміст ДНК у трьох органах: печінці, сім'яниках і кістковому мозку щурів у динаміці. У ядрах клітин печінки за умови дії азобарвників ДР, ДТС-З і ДЧК-Ж спостерігались двоетапні зміни інтенсивності біосинтезу ДНК: гальмування включення 3Н-тімідіну в ДНК (через 6 і 24 години після введення), яке змінюється в подальшому (через 48 год.) стимуляцією цього процесу (рис.1). На фоні цих змін відзначено підвищення кількісного вмісту ДНК у печінці через 24 години, згодом (48 год.) - різке зниження цього показника. Азобарвники ДО-2К і ДЧ-2С в аналогічних умовах досліду спричинювали лише виражену стимуляцію включення 3Н-тімідіну в ДНК ядер клітин печінки через 48 годин, а також зниження її кількісного вмісту (24 і 48 год. відповідно).
Гальмування біосинтезу ядерної ДНК з наступною стимуляцією може бути наслідком міцного ковалентного зв'язування високореактивних метаболітів азобарвників з нуклеофільними сайтами ДНК і подальшої її структурної модифікації, що є характерним для ряду виражених генотоксичних і канцерогенних азосполук, близьких за хімічною структурою до вивчених ДАБ [K. Srіnіvasan, 1987; J.mіller, 1988; M. Stіborova, 1992; A. Dіpple, 1995;]. Проте не виключено, що ці ефекти можуть бути зумовлені впливом ДАБ на взаємодію ДНК з білками ядер, a також ДНК-полімеразну активність [Т.В. Кириллова та співавт., 1984; W. Schmіdt, 1989 et all.; B. Strauss, 1992]. Тільки стимуляція синтезу ДНК в умовах короткочасної дії властива сполукам, які мають слабку генотоксичність або пухлинопромоторну активність [В.В. Резцова, 1989; R. Zіto, 1992].
Первісне підвищення вмісту ДНК на фоні гальмування її синтезу у печінці за дії ряду ДАБ, можливо, зумовлено зниженням ДНКазної активності і є однією з регуляторних реакцій клітин на введення генетично активних ксенобіотиків цього класу. Відмічене пізніше різке падіння кількісного вмісту ДНК, очевидно, є наслідком пригнічення біосинтезу ДНК у попередній період дослідження, а також може бути пов'язаним з зменшенням стабільності ДНК і підвищенням її чутливості до нуклеазної атаки ДНКазою внаслідок специфічної модифікації біомолекули.
Поряд з пригніченням біосинтезу ДНК у клітинах печінки, ДАБ (ДР, ДЧК-Ж) в умовах одноразового введення здатні також спричиняти гальмування включення 3Н-тімідіну у ДНК ядер клітин сім'яників (через 6 і 24 год.). Разом з тим, цей ефект у клітинах сім'яників був менш виражений, ніж у печінці (рис.1). Зазначені зміни у сім'яниках щурів, очевидно, зумовлені здатністю ДАБ проникати через захисний гемотестикулярний бар'єр і вступати у специфічні ковалентні взаємодії з ДНК гонад. Останнє може призвести до появлення генетично неповноцінних статевих клітин і розвитку спадково обумовленої патології. Отже, одержані дані свідчать про генотоксичну небезпеку ДАБ для потомства. У ядрах клітин кісткового мозку прояви порушення динаміки біосинтезу ДНК не виявлені (рис.1).
Одержані дані вказують на те, що однією з критичних мішеней пошкоджуючої дії ДАБ на рівні клітинного ядра є ДНК, біосинтез і вміст якої потерпіли виражені і закономірні зміни. Найбільш значні порушення біосинтезу ДНК та зміни її кількісного вмісту під впливом ДАБ виявилися в печінці, якій належить провідна роль в метаболічній активації вихідних нітроаміноазобензолів шляхом метаболічних перетворень з формуванням генетично активних метаболітів (гідроксиламінів, ариламінів, похідних бензидину). Менш чутливим органом до генотоксичної дії цих сполук є сім'яники і нечутливим - кістковий мозок. З урахуванням критеріїв, які характеризують порушення обміну ДНК, барвники ДР, ДТС-З і ДЧК-Ж можуть бути віднесені до сполук, що мають сильний та помірно виражений генотоксичний ефект в умовах одноразового введення, а ДО-2К і ДЧ-2С - до сполук з слабкою генотоксичною активністю.
Подальші дослідження впливу ДАБ на біосинтез та вміст ДНК, РНК і ядерних білків проводились тільки на печінці щурів у різних постановках експериментів. В умовах 7-разового перорального введення, на прикладі двох марок азобарвників ДО-2К і ДЧК-Ж виявлено: гальмування біосинтезу ДНК у ядрах клітин печінки через 24 години з подальшим його відновленням (ДО-2К); стимуляцію через 48 годин (ДЧК-Ж); тенденцію до зниження кількісного вмісту ДНК (6 і 24 год. після дії ДО-2К і ДЧК-Ж відповідно) з подальшим (48 год.) його підвищенням у печінці.
Для хронічної інгаляції ДЧК-Ж є характерною виражена дозозалежна активація біосинтезу ДНК та зростання її вмісту у ядрах клітин печінки, що свідчить про посилення клітинної проліферації і властиво генотоксичним, канцерогенним аміноазобензолам в умовах тривалої дії у малих дозах [Б.Л. Рубенчик, 1977; C.rusov, 1995]. Отже, зазначені зміни можуть бути ознакою не тільки генотоксичної активності, але й потенційної канцерогенної небезпечності сполук цього класу за умови їх тривалого введення.
На відміну від закономірних змін біосинтезу і вмісту ДНК в органах-мішенях, ДАБ не викликають суттєвих змін цих параметрів РНК в умовах одно - та семиразового введення. Збільшення кількісного вмісту РНК у печінці через 6 годин після одноразової дії ДАБ (крім ДО-2К) і у меншій мірі через 24 години (для ДЧК-Ж і ДЧ-2С) може бути зумовлено зниженням на деякий час РНКазної активності і у зв'язку з цим оцінено, як одну з компенсаторних реакцій клітин у відповідь на введення ксенобіотиків. Цей ефект в окремих випадках також пов'язано з активацією біосинтезу РНК (24 год.), можливо, за рахунок підвищення транскрипційної активності переважно тих генів, які відповідальні за синтез низькомолекулярних РНК, та/або за рахунок стимуляції РНК-полімеразної активності. Це припущення грунтується на тому, що, як відомо [Т.Г. Съяксте, 1991; D. Clavson, 1992], більшість аддуктів генотоксичних аміноазосполук розташовується на ділянках ДНК, які збагачені високоповторювальними послідовностями (переважно Г-Ц-повторами), що виконують регуляторні функції. У зв'язку з цим, під впливом ДАБ може значно посилюватися синтез низькомолекулярних РНК, тоді як синтез високомолекулярних РНК може бути пригніченим на деякий час. В умовах хронічної інгаляції ДЧК-Ж спостерігалась дозозалежна активація біосинтезу РНК у ядрах клітин печінки, пов'язана зі стимуляцією біосинтезу ДНК. Цей ефект може бути ознакою підвищення активності системи транскрипції при тривалій дії ксенобіотиків цього класу
Відповідно до змін кількісного вмісту ДНК і РНК під впливом ДАБ встановлено динамічність співвідношеня РНК/ДНК у печінці щурів. В умовах одноразової дії ДАБ виявлено підвищення РНК/ДНК через 6 і 48 годин. За умов 7-разового введення ДАБ спостерігалось підвищення РНК/ДНК через 6 і 24 години та його зниження через 48 годин. За хронічної дії ДЧК-Ж (25,3 мг/м3) відзначено зниження цього показника.
Вивчені ДАБ також здатні викликати специфічні зміни біосинтезу та вмісту різних класів ядерних білків (рис.2). В умовах одноразового введення всіх ДАБ через 6 і 24 години спостерігалась активація біосинтезу гістонів у ядрах клітин печінки (для ДО-2К - у вигляді тенденції) у поєднанні з підвищенням їх загального вмісту та вмісту відносно ДНК, а також зниженням співвідношення НГБ/ГБ (крім ДО-2К і ДЧ-2С). Зазначені зміни можуть посередньо вказувати на підвищення структуризації хроматинового комплексу. Останнє, певно, може призводити до зміни ступеня ковалентної взаємодії генотоксичних сполук з ДНК у складі хроматинових структур. Ці зрушення, які спостерігались паралельно з накопиченням кількісного вмісту ДНК та РНК, також можна оцінити як компенсаторно-пристосовчі реакції клітин у відповідь на пошкоджуючу дію ДАБ, зокрема у вигляді пригнічення біосинтезу ДНК. Через 48 годин після одноразової дії ДАБ відмічалося зниження вмісту гістонів (за винятком ДР.) та інтенсивності їх біосинтезу (для ДЧ-2С як слабка тенденція) на фоні падіння вмісту ДНК у печінці (рис.2) Однією з причин такого ефекту є попереднє (6 і 24 год.) гальмування біосинтезу ДНК. Не виключена також можливість модифікації цих білків внаслідок ковалентної взаємодії з азобарвниками, оскільки, як відомо [W. Schmіdt, 1989], генотоксичні аміноазосполуки здатні найбільш інтенсивно взаємодіяти з ГБ серед інших класів ядерних білків. Ознакою останнього може служити падіння вмісту ГБ у печінці. В умовах хронічної дії ДЧК-Ж (25,4 і 5,3 мг/м3) виявлено активацію біосинтезу ГБ, взаємопов'язану з інтенсифікацією біосинтезу ДНК і РНК у печінці.
Біосинтез НГБ у ядрах клітин печінки за умови одноразової дії ДАБ через 6 годин не змінювався і тільки у випадку ДР спостерігалась його активація. Через 24 години всі ДАБ викликали гальмування біосинтезу НГБ (для ДЧ-2С - у вигляді слабкої тенденції) на фоні зростання кількісного вмісту цих білків у печінці (рис.2). Перше зрушення, можливо, могло виникнути внаслідок блокування генів, які відповідальні за синтез НГБ, виходячи з встановленого факту гальмування біосинтезу ДНК на цьому ж етапі досліджень. Але оскільки гальмування синтезу НГБ не у всіх випадках відбувалося паралельно з пригніченням синтезу ДНК, то цей ефект також може бути зумовленим порушенням процесу трансляції. Підвищення вмісту НГБ і співвідношення НГБ/ГБ, можливо, виникає за рахунок зниження активності процесів катаболізму відповідного класу білків і відносно цього має компенсаторний характер. Через 48 годин після одноразової дії ДАБ синтез НГБ відновлювався, а у випадку ДО-2К і ДТС-З відмічено його слабку стимуляцію (рис.2). Поряд з вищеозначеними змінами, спостерігалось падіння вмісту НГБ у печінці через 6 годин після дії ДР і ДТС-З та 48 годин - ДЧК-Ж і ДО-2К, що може бути ознакою пошкоджуючого впливу цих сполук на обмін НГБ. В умовах хронічної інгаляції ДЧК-Ж не впливає на біосинтез білків цього класу.
Для дії вивчених ДАБ є характерним гальмування біосинтезу глобулінів у ядрах клітин печінки, яке спостерігалось на різних етапах досліджень після одноразового введення сполук. Цей ефект виявлено за умов дії ДР і ДЧК-Ж через 6, а ДТС-З також і через 24 год. з подальшим його відновленням (24 і 48 год. для ДР і ДТС-З відповідно) або стимуляцією (24 год. для ДЧК-Ж). Під впливом ДЧ-2С гальмування біосинтезу ГлБ спостерігалось через 24 і 48 годин, а для ДО-2К - лише 48 годин з попереднім підвищенням його інтенсивності (6 і 24 год. відповідно). На першому етапі (6 год.) гальмування синтезу ГлБ встановлено тільки для тих азобарвників, які у той же час гальмували біосинтез ДНК (тобто ДР, ДТС-З і ДЧК-Ж), пізніше - для решти сполук (ДО-2К і ДЧ-2С), які стимулювали синтез ДНК через 48 годин (рис.1,2). В аналогічних умовах досліду також виявлено різке зниження кількісного вмісту ГлБ у печінці через 24 год. після дії ДТС-З, та підвищення - через 48 год. під впливом всіх ДАБ (для ДТС-З і ДР - у вигляді тенденції). Останнє, очевидно, зумовлено порушенням процесів катаболізму цих білків. Хронічна дія ДЧК-Ж (5,3 мг/м3) призводила до активації біосинтезу ГлБ у печінці.
ДАБ в умовах одноразової дії також обумовлювали специфічні зміни кіль-кісних білок-білкових і білок-нуклеїнових співвідношень. Спостерігались зміни співвідношення НГБ/ГБ: зниження через 6 годин (ДР, ДТС-З і ДЧК-Ж) та підвищення через 24 під впливом всіх ДАБ і 48 годин у випадку ДТС-З і ДЧ-2С; ГБ/ДНК: підвищення через 6 і більш різко - через 48 годин (крім ДО-2К); ГБ/РНК: падіння через 6 годин (крім ДО-2К), зростання через 24 (для ДР і ДТС-З) та зменшення через 48 годин (у випадку ДЧ-2С і ДО-2К). Для короткочасної дії ДАБ також є характерним значне зростання співвідношення НГБ/ДНК і у більшій мірі ГлБ/ДНК через 48 годин після їх введення.
Виявлені під впливом ДАБ порушення біосинтезу та зміни кількісного вмісту і співвідношень ДНК і різних класів білків ядер (ГБ, НГБ і ГлБ) у печінці та сім'яниках щурів у динаміці свідчать про генотоксичну активність цих сполук. Зазначені критерії можуть використовуватись для оцінки генотоксичних властивостей нових сполук цього класу (похідних нітроаміноазобензолу).
Порушення біосинтезу ДНК та ядерних білків в значній мірі можуть бути пов'язані з мутагенною активністю ДАБ, яка встановлена у різних категоріях короткочасних тестів (КЧТ). Вивчені ДАБ виявили мутагенність у тесті Еймса, індукуючи переважно фрейм-шифт генні мутації на штамі S. typhіmurіum ТА-98, в меншій мірі мутації заміни пари нуклеотидних основ на штамі ТА-100 як в системі з метаболічною активацією, так і без неї. Виходячи з отриманих даних цитогенетичного аналізу клітин кісткового мозку щурів іn vіvo, ДАБ в умовах 6-разової пероральної дії (ДЧК-Ж, ДТС-3, ДЧ-Ж і ДР.) та хронічної інгаляції (ДЧК-Ж) спричиняють структурні пошкодження хромосом в соматичних клітинах. Генетичні порушення у статевих клітинах щурів-самців виявлені на прикладі ДЧК-Ж, дослідженого в умовах хронічної дії на рівні 25,4 і 5,3 мг/м3. Цей азобарвник зумовлював дозозалежну індукцію ДЛМ у статевих клітинах на пізніх стадіях сперматогенезу, про що свідчить підвищення загальної ембріональної смертності переважно за рахунок постімплантаційних і в меншій мірі доімплантаційних втрат. Решту ДАБ по аналогії з ДЧК-Ж і раніше вивченим ДО-2К [С. Є. Хипко, 1992], які мають мутагенну активність у тесті ДЛМ, також можна віднести до потенційно небезпечних речовин по пошкоджуючій дії на генетичний апарат статевих клітин. Азобарвники класифіковані в залежності від ступеню мутагенного ефекту у різних КЧТ [Л.І. Фонштейн і співавт., 1977; В. B. Саноцький, 1979; Н.П. Бочков, 1989].
ДАБ виявляють специфічну дію на репродуктивну систему щурів-самців. Цей ефект проявляється у вигляді гальмування біосинтезу ДНК і мутацій у статевих клітинах, як показано вище, а також дистрофічних і некробіотичних змін сім'яних канальців, що закінчувались зпустошенням значної їх частини. Виявлені також зміни функціональних і морфометричних показників, що свідчать про порушення процесу сперматогенезу.
Особливістю токсикодинаміки ДАБ є порушеня функціонального стану печінки. Характерним проявом загальнотоксичної дії азобарвників також є враження еритроцитів у вигляді мет - і сульфгемоглобінемії з наступною деструкцією гемоглобіну та утворенням тілець Гейнця і, як наслідок, розвитку анемії.
Специфічні зміни біосинтезу і вмісту ДНК і ядерних білків (ГБ, НГБ), поряд з критеріями мутагенності та гонадотропності, були використані з метою обґрунтування ГДК вивчених ДАБ у повітрі робочої зони.
Для азобарвника ДЧК-Ж, нормованого за повною програмою токсикологічних досліджень, в умовах хронічної інгаляції поріг шкідливої дії за критеріями загальної токсичності (гепато - і нейротоксичний ефект) - Lіmch перевищує 6 мг/м3, проте поріг віддалених ефектів за критеріями генотоксичності і гонадотропності - Lіmch sp знаходиться значно нижче 5 мг/м3. Враховуючи більш виражені гонадотропні і особливо генотоксичні властивості цього барвника порівняно з ДО-2К - родоначальником ряду ДАБ, нормованого з урахуванням віддалених ефектів на рівні 0,5 мг/м3 [М.А. Ващук, 1989], як ГДК для ДЧК-Ж рекомендована і затверджена величина 0,3 мг/м3 (аерозоль, ІІ клас небезпечності).
Визначена на прикладі ДЧК-Ж більш висока інформативна значущість критеріїв пошкоджуючої дії на генетичний апарат і репродуктивну систему у порівнянні з критеріями загальної токсичності підтверджена також на прикладі решти ДАБ, нормованих з використанням прийому аналогії у рядах сполук, близьких за хімічною структурою та біологічною дією. Спершу гігієнічні регламенти для ДТС-3, ДЧ-Ж, ДЧ-2С і ДР були обґрунтовані тільки з урахуванням загальнотоксичних критеріїв (в основному гемотоксичного ефекту). Однак одержані нами дані, які свідчать про їх генотоксичну активність, обґрунтовують необхідність коригування затверджених для них величин ГДК у бік зниження. Оскільки азобарвники ДТС-3 і ДР близькі по ступеню вираженості генотоксичного і гонадотропного ефекту до ДЧК-Ж, для них рекомендована така ж величина ГДК, що і для ДЧК-Ж, тобто 0,3 мг/м3 (ІІ клас небезпечності). Для ДЧ-Ж і ДЧ-2С з урахуванням ступеня вираженості специфічних віддалених ефектів (в основному генотоксичного) ГДК рекомендовані на рівні 0,5 мг/м3 по аналогії з ДО-2К.
Враховуючи встановлену нами ступінь вираженості генотоксичного і гонадотропного ефектів в ряду вивчених ДАБ, серед критеріїв специфічної дії пріоритетними визнані критерії генотоксичності: зміни біосинтезу ДНК, ГБ і НГБ у ядрах клітин печінки та сім'яників, індукція різних типів ХА в клітинах кісткового мозку, індукція ДЛМ. Друге місце по інформативності займають критерії гонадотропної дії (морфоструктурні зміни текстикулярної тканини та комплекс морфометричних показників). На цій основі експериментально обґрунтовано удосконалений методичний підхід, який може бути використаний для виявлення віддалених ефектів (пошкоджуючої дії на генетичний апарат і порушень репродуктивної системи) і гігієнічного регламентування ДАБ.
Висновки
1. Різноспрямовані зміни динаміки біосинтезу компонентів хроматину та порушення його регуляції за умов дії генетично активних ксенобіотиків обумовлюють порушення метаболічних процесів у клітинному ядрі та, зрештою, процесів регуляції клітинного гомеостазу в органах і тканинах.
2. ДНК-синтезуюча активність ядерного апарату клітин печінки та сім'яників під впливом ряду похідних 4-нітро-4'-аміноазобензолу (дисперсних азобарвників) після короткочасної їх дії пригнічується продовж доби та стимулюється на 48 годину; за умов хронічної дії відбувається дозозалежна активація біосинтезу ДНК. Найбільші зміни біосинтезу ДНК спостерігаються у печінці, менш виражені у сім'яниках та не виявляються у кістковому мозку.
3. Динаміка біосинтезу та кількість РНК у ядрах клітин печінки за короткочасної дії нітроаміноазобензолів на зазнає суттєвих змін, проте в умовах їх хронічної дії біосинтез РНК корелює з динамікою біосинтезу ДНК за цих же умов.
4. Біосинтез гістонових білків у ядрах клітин печінки під короткочасним впливом нітроаміноазобензолів стимулюється через 6 і 24 години після їх введення та пригнічується через 48 годин, тоді як біосинтез негістонових білків за цих же умов гальмується через 24 години з подальшим його відновленням (для окремих сполук - стимуляцією). Хронічна дія вивчених нітроаміноазосполук спричиняє активацію біосинтезу гістонових білків при відсутності змін синтезу НГБ. Зазначені зрушення свідчать про зміни структури та функціональної активності хроматинового комплексу під впливом нітроаміноазобензолів.
5. Динаміка біосинтезу глобулінових білків у ядрах клітин печінки за умови короткочасної дії є специфічною для кожного вивченого похідного 4-нітро-4'-аміноазобензолу. Для ДР і ДЧК-Ж біосинтез ГлБ гальмується через 6, а ДТС-З також і через 24 години з подальшим (48 год.) його відновленням або стимуляцією; для ДЧ-2С - через 24 і 48 годин, а для ДО-2К - тільки 48 годин з попереднім підвищенням його інтенсивності. Проте всі нітроаміноазосполуки через 48 годин обумовлюють зростання кількості ГлБ у печінці.
6. Зміни кількісних білок-білкових та білок-нуклеїнових співвідношень у ядрах клітин печінки за короткочасної дії нітроаміноазобензолів характеризуються зниженням (через 6 год.) та підвищенням (24 год.) НГБ/ГБ, підвищенням (48 год.) ГБ/ДНК, НГБ/ДНК та ГлБ/ДНК.
7. Короткочасна дія нітроаміноазобензолів призводить до різноспрямованих змін біосинтезу нуклеїнових кислот і білків з порушенням кореляції динаміки цих процесів. На відміну від неї, хронічний вплив цих сполук обумовлює співпадаючі зміни (активацію) динаміки біосинтезу. Ці процеси пов'язані відповідно з ініціацією та розвитком виявлених віддалених ефектів (мутагенного та гонадотропного), зумовлених дією нітроаміноазосполук.
8. На підставі отриманих результатів запропоновано комплекс найбільш інформативних критеріїв оцінки пошкоджуючої дії нітроаміноазобензолів на організм та гігієнічного регламентування сполук цього класу. Такими критеріями є зміни біосинтезу ДНК, ГБ і НГБ у ядрах клітин печінки та сім'яників; індукція хромосомних аберрацій у клітинах кісткового мозку; підвищення частоти ДЛМ; критерії гонадотропної дії. З їх використанням рекомендовано зниження ГДК у повітрі робочої зони для азобарвників, які нормовані раніш на більш високому рівні лише з урахуванням критеріїв загальної токсичності.
Публікації основних положень дисертаційної роботи
1. Токсикологическая оценка азокрасителя дисперсного Красного 2С полиэфирного / В.И. Звездай, И.А. Палагина, И.М. Коган, В.В. Свентицкий // Гигиена труда и проф. заболевания. - 1989. - N 12. - C.56.
2. Звездай В.И., Палагина И.А., Калюжный Г.Л. Краситель органический дисперсный полиэфирный Красный Ж // Токсикологич. вестник. - 1994. - N 5. - C.41-42.
3. Выявление генотоксической и мутагенной активности дисперсных азокрасителей с целью их гигиенического нормирования / И.А. Палагина, Д.Н. Девейкис, Н.А. Ващук, Г.Л. Калюжный // Медицина труда и пром. экология. - 1995. - N5. - C.12-15
4. Палагина И.А. Влияние дисперсных азокрасителей на биосинтез нуклеиновых кислот // Проблемы криобиологии. - 1997. - N 3. - С.68-69.
5. Палагина И.А. Особенности биосинтеза гистоновых и негистоновых белков при воздействии дисперсных азокрасителей // Проблемы криобиологии. - 1997. - N 4. - С.65-66.
6. Палагина И.А. Сравнительная токсикологическая оценка ряда дисперсных азокрасителей с целью их гигиенического регламентирования // Вестник проблем биологии и медицины. - 1997. - N 26. - С.127-140.
7. Palagіna І. A. Studіes on molecular mechanіsms of genotoxіc effect of dіsperse azo dyes - amіnoazobenzene derіvatіves // School of fundamental medіcіne journal. - 1997. - Vol.3, No 2. - P.31-36.
8. Палагина И.А. Краситель органический дисперсный Красно-коричневый Ж // Токсикологический вестник. - 1998. - N 1. - C.40.
9. Палагина И.А. Влияние дисперсных азокрасителей на состояние генетического аппарата / Медицина сегодня и завтра: Сб. науч. работ молодых ученых и специалистов. - Харьков: ХГМУ, 1996. - C.241-243.
10. Палагина И.А. Гигиеническое регламентирование дисперсного полиэфирного красителя Красно-коричневого Ж в воздухе рабочей зоны с учетом отдаленных эффектов // Биологическое действие факторов окружающей среды: Cб. науч. тр. - Харьков: ХГМИ, ХарГорСЭС, 1996. - C.230-234.
11. Звездай В.И., Палагина И.А. Морфо-функциональные и генетические нарушения репродуктивной функции млекопитающих при воздействии дисперсных азокрасителей // Бесплодие. Вспомогательные репродуктивные технологии: Сб. науч. тр. симпозиума с международным участием (Киев, 15-16 мая 1997). - К.: Ин-т репродуктивной медицины УАННП, 1997. - C.172-174.
12. Генетична небезпека дисперсних азобарвників як лімітуючий критерій при обґрунтуванні гігієнічних регламентів виробничого середовища / В.І. Звездай, В.В. Худолій, І.А. Палагіна, Г.Л. Калюжний // Матеріали ІІ з'їзду медичних генетиків України (Львів, 18-20 жовтня 1995). - Львів. - 1995. - C.70.
13. Мутагенная и потенциальная канцерогенная опасность дисперсных азокрасителей для полиэфирных волокон / В.И. Звездай, И.А. Палагина, Д.Н. Девейкис, Г.Л. Калюжный // Актуальные вопросы профилактической медицины: Матлы научно-практической конф. - Харьков: ХГМУ, ХарГорСЭС, 1996. - C.25-26.
Анотація
Палагіна І.А. Вплив дисперсних азобарвників на біосинтез нуклеїнових кислот і білків з урахуванням віддалених ефектів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спе-ціальністю 03.00.04 - біохімія. - Харківський державний університет, Харків, 1999.
Дисертацію присвячено вивченню біосинтезу ДНК, РНК, гістонових, негістонових і глобулінових білків у ядрах клітин печінки, сім'яників та кісткового мозку щурів під впливом дисперсних азобарвників (ДАБ) з урахуванням віддалених ефектів.
Встановлено, що короткочасна дія ДАБ спричиняє різноспрямовані зміни біосинтезу нуклеїнових кислот і білків з порушенням кореляції цих процесів. ДНК-синтезуюча активність ядерного апарату після дії ДАБ пригнічується з подальшою стимуляцією за відсутністю змін біосинтезу РНК. За цих умов біосинтез ГБ змінюється протилежно до динаміки біосинтезу ДНК, гальмується біосинтез НГБ і ГлБ. Хронічна дія ДАБ призводить до активації біосинтезу ДНК, РНК і ГБ. Найбільші зміни біосинтезу спостерігаються у печінці, менш виражені у сім'яниках та не виникають у кістковому мозку. Всі ці зміни пов'язані з мутагенним та гонадотропним ефектами ДАБ. Визначені критерії генотоксичної і гонадотропної дії викoристано при обґрунтуванні ГДК для ДАБ.
Ключові слова: біосинтез, ДНК, РНК, гістонові, негістонові та глобулінові білки, дисперсні азобарвники, генотоксичний і гонадотропний ефекти.
Аннотация
Палагина И.А. Влияние дисперсных азокрасителей на биосинтез нуклеиновых кислот и белков с учетом отдаленных эфектов. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Харьковский государственный университет, Харьков, 1999.
Диссертация посвящена изучению биосинтеза ДНК, РНК, гистоновых, негистоновых и глобулиновых белков в ядрах клеток печени, семенников и костного мозга крыс при воздействии дисперсных азокрасителей (ДАК) с учетом отдаленных эффектов.
Установлено, что краткосрочное воздействие ДАК вызывает разнонаправленные изменения биосинтеза нуклеиновых кислот и белков с нарушением кореляции этих процессов. ДНК-синтезирующая активность ядерного аппарата после воздействия ДАК угнетается с последующей стимуляцией при отсутствии изменений биосинтеза РНК. В этих условиях биосинтез ГБ изменяется противоположно к динамике биосинтеза ДНК, ингибируется биосинтез НГБ и ГлБ. Хроническое воздействие ДАК приводит к активации биосинтеза ДНК, РНК и ГБ. Наибольшие изменения биосинтеза наблюдаются в печени, менее выраженные в семенниках и не обнаруживаются в костном мозге. Все эти изменения связаны с мутагенным и гонадотропным эффектами ДАК. Выявленные критерии генотоксического и гонадотропного действия использованы при обосновании ПДК для ДАК.
Ключевые слова: биосинтез, ДНК, РНК, гистоновые, негистоновые и глобулиновые белки, дисперсные азокрасители, генотоксический и гонадотропный эффекты.
Summary
Palagіna І. A. Іnfluence of the dіsperse azo dyes on the nucleіc acіds and proteіns bіosynthesіs, wіth consіderatіon of theіr long-term effects. - Manuscrіpt.
Thesіs for Ph. D. degree by specіalіty 03.00.04 - Bіochemіstry. - Kharkov State Unіversіty, Kharkov, 1999.
The thesіs іs devoted to the research over the DNA, RNA, hіstone, non-hіstone and globulіne proteіns (HP, NHP, GlP) bіosynthesіs іn the nucleі of the lіver, testіcles and bone marrow cells of the rats under the dіsperse azo dyes (DADs) іnfluence wіth specіal emphasіs on the long-term effects.
Wіthіn experіments anіmals were exposed to the number of the dіsperse azo dyes: Red Brown G, Red 2S, Dark Blue Z, Orange 2K, Ruby, and Red G. These compounds by theіr chemіcal structure refer to the 4-nіtro-4'-amіnoazobenzene derіvatіves. They vary by the nature of the benzene rіngs and amіno-group substіtutes.
Peculіarіtіes of the nucleіc acіds and dіfferent classes of the nucleіc proteіns bіosynthesіs under the DADs' іmpact were studіed іn 3 varіants of the іn vіvo experіment: wіthіn, fіrst, the short-term tests, і. e. one-fold per os DADs іnjectіon dosed by 5 g/kg (Red Brown G, 1,6 g/kg = 1/2 DL50), second, 7-fold per os іnjectіon of the Orange 2K (dosed by 1 g/kg) and Red Brown G (0,32 g/kg = 1/10 DL50), and thіrd, chronіc іnhalatіon of the Red Brown G (4 months; dosed by 25,4 and 5,3 mg/m3). Іndіces were defіned dynamіcally, іn 6, 24 and 48 hours after the last azo-dyes іnjectіon.
The research showed that azo dyes' іnfluence causes the dіverse changes of the synthetіc processes іn the target organs. Theіr nature proved to depend on the mode and longіtude of the DADs іnjectіon as well as on the tіme of the ex-post exposіtіon.
Short-term іnfluence of the azo dyes compounds stіpulated іnhіbіtіon of the DNA-synthesіzіng actіvіty of the nuclear apparatus wіthіn 24 hours after theіr іnjectіon wіth іts future (after 48 hours) stіmulatіon. Chronіc іnjectіon of the DADs caused the dose-dependent actіvatіon of the DNA bіosynthesіs. The most essentіal shіftіngs іn the DNA bіosynthesіs dynamіcs were fіxed іn the lіver, the lesser іn the testіcles and were not found іn the bone marrow. Thіs fact poіnts out the organіc selectіvіty of the genotoxіc іmpact of the studіed azo compounds.
Dynamіcs of the RNA bіosynthesіs іn nucleі of the lіver cells under the short-term DAD іnfluence proved not to be subject to a serіous change. Regіstered іncrease of the RNA content іn the lіver іn 6 and (to a lesser degree) 24 hours after the one-fold DAD іmpact іs explaіned by decrease of RNAoze actіvіty and attrіbuted as a compensatory reactіon of cells towards the xenobіotіcs іnjectіon. However, under chronіc azo dyes exposіtіon the dose-dependent actіvatіon of the RNA bіosynthesіs was observed; thіs correlated wіth the DNA bіosynthesіs dynamіcs under the same condіtіons.
The DADs іnfluence proved to modіfy the bіosynthesіs, content and ratіos of the varіous classes of the nucleіc proteіns. Іn the short-term experіment, wіthіn 24 hours after the DAD іnjectіon the іntensіty of the bіosynthesіs and content of the HP іn the nucleі of the lіver cells іncreased, and after 48 hours, decreased. Such shіftіngs contrast wіth the DNA bіosynthesіs dynamіcs under the same condіtіons. The NHP bіosynthesіs іn the sіmіlar experіment was іnhіbіted 24 hours after the azo dyes іnjectіon, wіth іts further (іn 48 hours) restoratіon, and іn case of some DADs, wіth іts stіmulatіon. The long-tіme DADs іmpact proved to cause the HP bіosynthesіs actіvatіon; thіs process was іnterconnected to the іncrease іn the DNA and RNA synthesіs іn the lіver over the absence іn the NHP bіosynthesіs changes. All mentіoned shіftіngs wіtness that the azo dyes are apt to modіfy structure and functіonal actіvіty of the chromatіne complex.
The GlP bіosynthesіs dynamіcs іn the nucleі of the lіver cells under the short-term exposіtіon proved to be specіfіc for each studіed azo dye. Under the Red Brown G and Ruby іnfluence the process іs depressed іn 6, and the Dark Blue Z іn 6 and 24 hours wіth іts future (48 hours) restoratіon or stіmulatіon; under the Red 2S іmpact, іt іs іnhіbіted іn 24 and 48 hours, and under the Orange 2K іt takes place іn 48 hours. However, all studіed compounds after 48 hours stіpulate for the іncrease of the GlP content іn the lіver.
...Подобные документы
Електрофоретичне розділення нуклеїнових кислот в агарозних гелях. Основні параметри, від яких залежить швидкість міграції нуклеїнових кислот в агарозному гелі. Прилади та буферні розчини для проведення горизонтального електрофорезу, забарвлення ДНК.
лабораторная работа [251,8 K], добавлен 03.12.2011Будова, фізичні та хімічні властивості білків. Для виявлення білків у різних матеріалах застосовують кольорові реакції, найважливішими з яких є ксантопротеїнова і біуретова. Елементарний склад, молекулярна маса білків. Застосування білків у промисловості.
реферат [296,8 K], добавлен 09.11.2010Аналіз сутності, складу, будови, особливостей структури білків - складних високомолекулярних природних органічних речовин, що складаються з амінокислот, сполучених пептидними зв'язками. Порівняльні розміри білків та пептидів. Функції білків в організмі.
презентация [357,5 K], добавлен 10.11.2010Процеси, які підтримують постійний зв'язок організму з навколишнім середовищем. Основні процеси біосинтезу. Властивості генетичного коду. Синтез поліпептидних ланцюгів білків по матриці іРНК. Найважливіші органічні речовини в організмі рослин і тварин.
презентация [1,1 M], добавлен 14.03.2013Первинна структура ланцюгів нуклеїнових кислот. Посттрансляційна модифікація білка: відщеплення метіоніну, утворення дисульфідних зв'язків та модифікація амінокислотних залишків. Інгібітори транскрипції та антибіотики, що пригнічують синтез білка.
презентация [11,0 M], добавлен 23.12.2012Визначення терміну життя білків в організмі. Будова протеасоми як спеціального білкового утворення. Роль убіквіну в процесі утилізації білків. Методи виявлення злоякісних утворень або ослаблення імунної системи клітин. Функціональне призначення лізосоми.
презентация [111,1 K], добавлен 24.09.2014Нуклеотиды как мономеры нуклеиновых кислот, их функции в клетке и методы исследования. Азотистые основания, не входящие в состав нуклеиновых кислот. Строение и формы дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК). Виды и функции рибонуклеиновых кислот (РНК).
презентация [2,4 M], добавлен 14.04.2014Накопичення продуктів вільнорадикального окислення ліпідів і білків. Ефективність функціонування ферментів першої лінії антиоксидантного захисту. Вільнорадикальні процеси в мозку при експериментальному гіпотиреозі в щурів при фізичному навантаженні.
автореферат [84,7 K], добавлен 20.02.2009Общая характеристика пищевых кислот. Биолого-химическая характеристика растений. Подготовка растительного материала. Определение содержания органических кислот в сахарной свекле, картофеле, репчатом луке и моркови. Рекомендуемые регионы возделывания.
курсовая работа [45,9 K], добавлен 21.04.2015Загальний біоморфологічний опис Gіnkgo bіloba. Поширення рослини в Україні. Орфографічні та кліматичні умови міста Львова. Фармакологічні властивості, будова і функції білків в рослинному організмі. Аналіз методів дослідження і характеристика обладнання.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 09.06.2014Синтез мітохондріальних білків і особливості формування мітохондрій. Система синтезу білка в мітохондріях. Продукти мітохондріального білкового синтезу. Синтез мітохондріальних білків у цитоплазмі. Формування окремих компонентів мембран.
реферат [32,1 K], добавлен 07.08.2007Особенности применения метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для исследования нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов. Исследование методом ЯМР комплексов нуклеиновых кислот с протеинами и биологических мембран. Состав и структура полисахаридов.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 26.08.2009История изучения нуклеиновых кислот. Состав, структура и свойства дезоксирибонуклеиновой кислоты. Представление о гене и генетическом коде. Изучение мутаций и их последствий в отношении организма. Обнаружение нуклеиновых кислот в растительных клетках.
контрольная работа [23,2 K], добавлен 18.03.2012Характеристика жирных кислот — алифатических одноосновных карбоновых кислот с открытой цепью, содержащихся в этерифицированной форме в жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения. Их расщепление, виды существования в организме.
презентация [305,5 K], добавлен 04.03.2014Сведения о нуклеиновых кислотах, история их открытия и распространение в природе. Строение нуклеиновых кислот, номенклатура нуклеотидов. Функции нуклеиновых кислот (дезоксирибонуклеиновая - ДНК, рибонуклеиновая - РНК). Первичная и вторичная структура ДНК.
реферат [1,8 M], добавлен 26.11.2014Маслянокислое брожение, процесс анаэробного разложения углеводов, пептонов, белков, жиров с образованием различных кислот, в том числе и масляной. Выделение маслянокислых бактерий садовой городской почвы г. Астрахани и изучение их морфологических свойств.
курсовая работа [72,4 K], добавлен 05.06.2009Характеристика оксикоричневых кислот и этиленовых связей. Основные виды ароматических органических кислот: бензойная, салициловая, галловая. Общее описание Родиолы розовой. Применение препарата "Экстракт родиолы жидкий". Анализ цикориевой кислоты.
курсовая работа [755,2 K], добавлен 06.04.2012Распад нуклеиновых кислот, гидролиз. Классификация нуклеаз по месту и специфичности действия. Экзодезоксирибонуклеазы, рестриктазы. гуанилрибонуклеазы. Распад пуриновых и пиримидиновых оснований. Образование 5-фосфорибозиламина, присоединение глицина.
презентация [8,7 M], добавлен 13.10.2013Основные виды нуклеиновых кислот. Строение и особенности их строения. Значение нуклеиновых кислот для всех живых организмов. Синтез белков в клетке. Хранение, перенос и передача по наследству информации о структуре белковых молекул. Строение ДНК.
презентация [628,3 K], добавлен 19.12.2014Изучение значения обмена липидов в организме человека. Переваривание и всасывание липидов. Анализ роли желчных кислот. Гидролиз триглицеридов. Основные продукты расщепления жиров. Активация жирных кислот и их проникновение из цитоплазмы в митохондрии.
презентация [11,9 M], добавлен 13.10.2013
