Аспекты формирования микроядер в лимфоцитах

Размещено на http://www.allbest.ru

Научный центр клинической и экспериментальной медицины СО РАМН, Новосибирск

Аспекты формирования микроядер в лимфоцитах

Ильин Д.А.

Микроядерный тест является удобным инструментом, широко используемым в современных исследованиях [4; 38; 44] теоретического [12] и прикладного характера [22; 24], поскольку позволяет объективно оценить степень цитогенетической нестабильности [1]. Для проведения микроядерного теста в качестве анализируемых объектов часто выбирают лимфоциты периферической крови [24; 37], что объясняется их доступностью. Актуальность изучения особенностей формирования микроядер в лимфоцитах определяется появлением данных структур при некоторых заболеваниях [7; 8] и при воздействии мутагенов [17].

Изучение фундаментальных аспектов формирования микроядер дает возможность судить о причинах вызывающих их появление. В настоящее время известно, что микроядра являются небольшими структурами, образующимися в результате отставания хромосом и их фрагментов в процессе митотического деления [40]. Присутствие микроядер свидетельствует о повреждении хромосом [35].

Поэтому не вызывает сомнения тот факт, что одним из наиболее эффективных методов, позволяющих определять наличие указанных нарушений, следует считать микроядерный анализ [35], благодаря которому оценка частоты встречаемости микроядер в лимфоцитах периферической крови широко используется в качестве биологического маркера повреждения хромосом и генетической не стабильности в человеческой популяции [7].

При проведении микроядерного теста необходимо учитывать половые и возрастные различия [2; 32], поскольку они в определенной степени влияют на частоту встречаемости данных структур.

Ряд исследований по определению частоты встречаемости микроядер проводился in vitro, с использованием культуры лимфоцитов [12; 47; 49]. Было установлено, что изменение условий инкубации лимфоцитов, и их принадлежность к разным клеточным линиям влияет на активность формирования микроядер [5]. Перспективными следует считать работы, связанные с использованием субпопуляций этих клеток [54], включая Т [18] и В лимфоциты [12], что объясняется возможностью дифференцированно изучать особенности образования микроядер в рамках каждой из субпопуляции, имеющих различные функции.

Появление микроядер в лимфоцитах может индуцироваться в результате влияния инфекционных факторов [8], развития онкологической патологии [7], возникновения генетических нарушений [6], воздействия радиации [29; 48] и химических соединений, обладающих мутагенной активностью [17], а так же происходить вследствие влияния ряда фармакологических препаратов [1; 9].

Тест по выявлению микроядер в лимфоцитах применяется в клинической практике для диагностики заболеваний и прогнозирования их течения [8; 50]. Известно, что действие инфекционных факторов повышает активность образования микроядер в лимфоцитах [8; 13; 50]. Эпидемиологические исследования указывают на прямую взаимосвязь между наличием хронического инфекционно-воспалительного процесса и высокой вероятностью развития онкологических заболеваний, маркером которых является повышение частоты встречаемости микроядер в лимфоцитах периферической крови [50].

Показаны различия в частоте встречаемости микроядер в лимфоцитах периферической крови у онкологических больных и лиц, не имеющих данной патологии [52]. Повышение активности формирования микроядер в лимфоцитах у пациентов с онкологическими заболеваниями свидетельствует о генетической нестабильности клеток [41], поэтому существуют предпосылки считать появление микроядер признаком развития онкологических заболеваний [7], однако индивидуальные особенности организма в определенной степени влияют на достоверность результатов исследования [3].

При проведении сравнительного анализа между популяциями, проживающими в регионах с высоким и низким уровнями риска развития онкологических заболеваний, была установлена прямая зависимость между частотой встречаемости микроядер в лимфоцитах периферической крови и вероятностью развития злокачественных новообразований [23]. Это дает возможность прогнозировать развитие заболеваний.

В то же время диагностическая ценность результатов проводимого анализа ограничена, поскольку при длительном воздействии канцерогенного фактора на лиц с онкологической патологией и не имеющих таковой различия в частоте формирования микроядер в лимфоцитах практически отсутствуют [20].

Одним из наиболее применяемых на практике методов оценки генетических нарушений является микроядерный тест с использованием лимфоцитов периферической крови [6]. В частности, существует способ прогнозирования появления потомства с генетическими нарушениями, основанный на определении частоты встречаемости микроядер в лимфоцитах крови у женщин [42]. микроядро лимфоцит кровь заболевание

Микроядерный анализ позволяет определять интенсивность влияния физических и химических факторов на степень повреждения хромосом [21]. Радиоактивное излучение вызывает увеличение частоты встречаемости клеток с микроядрами в лимфоцитах [29; 48], поскольку рентгеновское [16] и гамма-излучение [48] вызывают повреждение клеток. Существуют результаты исследований, указывающие на возможность индукции микроядер в лимфоцитах в ответ на проведение лучевой терапии, при этом частота встречаемости микроядер зависит от выбранного метода лечения [34].

Показана различная радиочувствительность у субпопуляций лимфоцитов (Т-хелперов и Т-супрессоров), что морфологически выражается в разной частоте встречаемости микроядер в этих клетках после воздействия радиации [45].

Микроядерный анализ используется не только для определения радиочувствительности [3], но и для тестирования радиопротективных свойств химических соединений [48]. Оценка эффективности радиопротекторов с использованием культуры человеческих лимфоцитов представляет собой адекватную модель для изучения действия препаратов данной группы [36; 48].

Отмечено возрастание относительного количества лимфоцитов с микроядрами в ответ на воздействие ультрафиолетового излучения, обладающего мутагенной активностью [16], и показана взаимосвязь между дозой ультрафиолетового облучения и частотой встречаемости микроядер в лимфоцитах [21; 30].

Микроядерный тест, проводимый на лимфоцитах, с успехом применяется для определения степени влияния неблагоприятных химических факторов, сопряженных с профессиональной деятельностью человека [10; 39; 43; 53], нахождением в условиях повышенного загрязнения воздуха [26] и связанных с курением [2], поскольку действие токсических веществ, приводят к закономерному увеличению количества микроядер в лимфоцитах [25].

Микроядерный анализ с использованием лимфоцитов широко применяется для тестирования химических соединений [15; 28; 31; 33]. Однако существуют различия в частоте встречаемости микроядер в лимфоцитах периферической крови и в лимфобластоидных клетках в ответ на воздействие химических факторов [11], что необходимо учитывать при проведении исследований.

При изучении токсических свойств тестируемого вещества в ряде случаев требуется сравнительный анализ частоты встречаемости микроядер в лимфоцитах, полученных от генетически различных организмов [49]. Проведение таких работ следует признать весьма целесообразным, например, для получения информации о генетически обусловленной резистентности клеток по отношению к определенному этиологическому фактору.

Известно, что некоторые вещества вызывают снижение активности формирования микроядер в лимфоцитах, подвергшихся влиянию факторов, индуцирующих образование данных структур [51]. Это позволяет применять микроядерный анализ с использованием культуры человеческих лимфоцитов для проверки препаратов, обладающих протективным действием на клетки, в которых появление микроядер было индуцировано различными мутагенами [17]. Выявление препаратов, имеющих протективную функцию, способствует расширению арсенала средств, используемых в экспериментальных и терапевтических целях.

Тестирование новых препаратов на этапе доклинических испытаний и дополнительная проверка фармакологических средств, применяющихся в клинической практике не мыслима без микроядерного анализа. Целесообразность такого подхода объясняется активизацией образования микроядер в лимфоцитах периферической крови в результате фармакотерапии [19] и возможным наличием мутагенных свойств у препаратов, что требует всестороннего изучения. В настоящее время показано влияние различных веществ, включая противоопухолевые [9], антибактериальные [1], психоактивные [46] и гормональные [14] препараты на частоту встречаемости микроядер в лимфоцитах. При этом степень активности формирования микроядер в лимфоцитах периферической крови, вследствие воздействия химических соединений, может иметь генетическую обусловленность [27].

Исходя из вышеизложенного, следует сделать ряд обобщений. В первую очередь, необходимо подчеркнуть высокую информативность метода идентификации лимфоцитов с микроядрами. Доступность лимфоцитов периферической крови предоставляет широкие возможности для проведения микроядерного теста с целью обеспечения исследований в различных областях медицины и биологии. Учет генетических, половых и возрастных различий является необходимым условием для получения достоверных и сопоставимых результатов исследования.

Поскольку нарушение процесса митоза вследствие воздействия биологических, химических и физических факторов закономерно вызывает образование микроядер, то идентификация этих структур помогает выявить нестабильность функционирования клеток. Регистрация лимфоцитов с микроядрами является, прежде всего, практически значимым и информативным методом диагностики и прогнозирования многих заболеваний. Кроме того, микроядерный анализ дает возможность тестировать многочисленные химические соединения, выявляя токсические и мутагенные свойства препаратов.

Изучение фундаментальных аспектов образования микроядер в лимфоцитах способствует расширению наших представлений об особенностях развития ряда заболеваний, и уточнению роли этиологических факторов в индукции патологического процесса. Решение этих многочисленных вопросов позволит находить адекватные средства профилактики и коррекции заболеваний, имеющих в настоящее время приоритетное значение.

Список литературы

1. Abou-Eisha A. Evaluation of cytogenetic and DNA damage induced by the antibacterial drug, trimethoprim // Toxicol. In Vitro. - 2006. - V. 20. - № 5. - Р. 601-607.

2. Andrianopoulos C., Stephanou G., Demopoulos N.A. Genotoxicity of hydrochlorothiazide in cultured human lymphocytes. I. Evaluation of chromosome delay and chromosome breakage // Environ. Mol. Mutagen. - 2006. - V. 47. - № 3. - Р. 169-178.

3. Baeyens A., Vandersickel V., Thierens H., Ridder L.D., Vral A. Effects of estradiol and progesterone on the variability of the micronucleus assay // Mutat. Res. - 2005. - V. 578. - № 1-2. - Р. 308-316.

4. Bajic V., Milicevic Z., Spremo-Potparevic B. A negative adaptive response is expressed in peripheral blood lymphocytes that are exposed to mitomycin C and cycloheximide // J. BUON.

- 2005. - V. 10. - № 1. - Р.111-117.

5. Beetstra S., Salisbury C., Turner J., Altree M., McKinnon R., Suthers G., Fenech M. Lymphocytes of BRCA1 and BRCA2 germ-line mutation carriers, with or without breast cancer, are not abnormally sensitive to the chromosome damaging effect of moderate folate deficiency // Carcinogenesis. - 2006. - V. 27. - № 3. - Р.517-524.

6. Bolognesi C., Martini F., Tognon M., Filiberti R., Neri M., Perrone E., Landini E., Canessa P.A., Ivaldi G.P., Betta P., Mutti L., Puntoni R. A molecular epidemiology case control study on pleural malignant mesothelioma // Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. - 2005. - V. 14. - № 7. - Р. 1741-1746.

7. Bonassi S., Znaor A., Ceppi M, Lando C., Chang W.P., Holland N., Kirsch-Volders M., Zeiger E., Ban S., Barale R., Bigatti M.P., Bolognesi C., Cebulska-Wasilewska A., Fabianova E., Fucic A., Hagmar L., Joksic G., Martelli A., Migliore L., Mirkova E., Scarfi M.R., Zijno A., Norppa H., Fenech M. An increased micronucleus frequency in peripheral blood lymphocytes predicts the risk of cancer in humans // Carcinogenesis. - 2007. - V. 28. . - № 3. - Р. 625-631.

8. Cai H.F., Cai F., Fan Z.P. Determination of the rate of micronucleus formation in lymphocytes in liver diseases and its clinical significance // Zhonghua Nei Ke Za Zhi.

- 1991. - V. 30. - № 5. - Р. 289-290, 318.

9. Cavallo D., Ursini C.L., Omodeo-Sale E., Iavicoli S. Micronucleus induction and FISH analysis in buccal cells and lymphocytes of nurses administering antineoplastic drugs // Mutat. Res. - 2007. - V. 628. - № 1. - Р. 11-18.

10. Celik M., Donbak L., Unal F., Yuzbasioglu D., Aksoy H., Yilmaz S. Cytogenetic damage in workers from a coal-fired power plant // Mutat. Res. - 2007. - V. 627. - № 2. - Р. 158-163.

11. Cemeli E., Marcos R., Anderson D. Genotoxic and antigenotoxic properties of selenium compounds in the in vitro micronucleus assay with human whole blood lymphocytes and tk6 lymphoblastoid cells // Scientific World Journal. - 2006. - № 6. - Р. 1202-1210.

12. Chen E., Lim M.S., Rosic-Kablar S., Liu J., Jolicoeur P., Dube I.D., Hough M.R. Dysregulated expression of mitotic regulators is associated with B-cell lymphomagenesis in HOX11-transgenic mice // Oncogene. - 2006. - V. 18. - Р. 2575-2587.

13. Chieco-Bianchi L., Saggioro D., Del Mistro A., Montaldo A., Majone F., Levis A.G. Chromosome damage induced in cord blood T-lymphocytes infected in vitro by HTLV-I. // Leukemia. - 1988. - V. 2. - № 12. - Р. 223-232.

14. Djelic N., Spremo-Potparevic B., Djelic D. Mutagenic activity of estradiol evaluated by an in vitro micronucleus assay. Short communication // Acta. Biol. Hung.

- 2005. - V 56. - № 3-4. - Р. 403-406.

15. Efthimiou M., Andrianopoulos C., Stephanou G., Demopoulos N.A., Nikolaropoulos S.S. Aneugenic potential of the nitrogen mustard analogues melphalan, chlorambucil and p-N,N-bis(2-chloroethyl)aminophenylacetic acid in cell cultures in vitro // - 2007. - V. 617. - № 1-2. - Р. 125-137.

16. Fenech M., Neville S. Conversion of excision-repairable DNA lesions to micronuclei within one cell cycle in human lymphocytes // Environ Mol. Mutagen. - 1992. - V. 19. - № 1. - Р. 27-36.

17. Fimognari C., Berti F., Cantelli-Forti G., Hrelia P. Effect of sulforaphane on micronucleus induction in cultured human lymphocytes by four different mutagens // Environ Mol. Mutagen.

- 2005. - V. 46. - № 4. - Р. 260-267.

18. Fimognari C., Berti F., Nusse M., Cantelli-Fortii G., Hrelia P. In vitro anticancer activity of cyanidin-3-O-beta-glucopyranoside: effects on transformed and non-transformed T lymphocytes // Anticancer Res. - 2005. - V. 25. - № 4. - Р. 2837-2840.

19. Grujicic D., Milosevic Djordjevic O., Arsenijevic S, Marinkovic D. The effect of combined therapy with ritodrine, erythromycin and verapamil on the frequency of micronuclei in peripheral blood lymphocytes of pregnant women // Clin. Exp. Med. - 2007. - V. 7. - № 1. - Р. 11-15.

20. Guler E., Orta T., Gunebakan S., Utkusavas A., Kolusayin Ozar M.O. Can micronucleus technique predict the risk of lung cancer in smokers? // Tuberkю Toraks. - 2005. - V. 53. - № 3. - Р. 225-230.

21. Hamurcu Z, Demirtas H, Ascioglu O, Donmez-Altuntas H, Aktas E. Micronucleus evaluation in mitogen-stimulated lymphocytes of PUVA treated patients // Tohoku J. Exp. Med. - 2002. - V. 198. - № 1. - Р. 11-21.

22. Hamurcu Z., Donmez-Altuntas H., Borlu M., Demirtas H., Ascioslu O. Micronucleus frequency in the oral mucosa and lymphocytes of patients with Behcet's disease // Clin/ Exp/ Dermatol. - 2005. - V. 30. - № 5. - Р. 565-569.

Размещено на Allbest.ru