Архарова И.А. ^* , к.б иол .н. Трушин М.В. ^{*, **}

^* Казанский федеральный университет, Российская Федерация;

^** Казанский институт биохимии и биофизики РАН, Российская Федерация

растительные тест-системы для определения генотоксичности потенциальных лекарственных средств

 

Растительные тест-организмы широко используются в токсикологических исследованиях. Такие растения должны позволять получать информацию о возможной опасности воздействия прежде, чем произойдут генетически значимые нарушения. Растения постоянно реагируют на огромное количество параметров окружающей среды с высокой чувствительностью и поэтому эффективно применяются для оценки действия токсикантов , непосредственно влияющих на мишенные структуры клетки. Ответную реакцию растений на воздействие возможно оценить на разных уровнях биологической организации от ДНК и хромосом до организма и популяции. Эффекты воздействия сначала проявляются на молекулярном уровне, что делает анализ ответных реакций клетки удобным инструментом для ранней диагностики воздействия. Изменения на уровне клетки могут быть менее очевидны, чем непосредственно видимые эффекты токсикантов , но в плане отдаленных последствий они являются более значимыми. Становится все более очевидным, что изменения на уровне клетки могут влиять на биологические параметры популяционного уровня, такие как здоровье и репродуктивные функции. Эти типы эффектов вызывают особое беспокойство, потому что могут проявляться спустя долгое время после того, как источник воздействия исчезнет из среды обитания. Именно поэтому генетические тест-системы должны использоваться для ранней и надежной диагностики нарушений, возникающих в результате приема лекарств

Для выполнения работы выбран тест, разработанный А. Леваном в 1938 году для изучения эффекта влияния колхицина на митоз в клетках Allium cepa , показавший высокую эффективность. Наблюдения за особенностями корневой системы лука обыкновенного ( Allium cepa ) подтвердили, что это растение является наиболее чувствительным к опасным влияниям токсикантов , ведь корневая система – это часть любого растения, первой вступающая в контакт с химическими загрязняющими агентами, находящимися в составе почв и вод. Общий эффект количественно может быть определен измерением сдерживания прироста развивающейся корневой системы, а осмотр хромосом отдельных клеток корневой системы может указать вероятные мутагенные эффекты.

Биотест Allium cepa не требует знания кариотипа и идентификации типов повреждений хромосом, является простым, экономичным и достаточно чувствительным для определения «мутаген» или «не мутаген». Он обеспечивает сходные результаты с целым рядом других тестовых систем. Как макроскопический, так и микроскопический эффекты, обладают хорошей корреляцией между собой. Макроскопический эффект (сдерживание корневого прироста) является самым чувствительным параметром и следствием прямых или косвенных вредных эффектов. Микроскопическое исследование позволяет оценить повреждения хромосом и нарушения деления клеток, и поэтому предоставляет дополнительную информацию относительно остроты, механизма токсического эффекта или потенциальной мутагенности. Корневые клетки обладают определенными ферментами, выполняющими функции оксидаз, которые способствуют превращению многих немутагенных веществ в мутагенные. Эта система активации позволяет обнаружить те химические вещества, которые усиливают свой токсический эффект в процессе метаболизма. Система имеет широкий ряд применений, например, для проверки химической чистоты питьевой и природной воды, для определения степени влияния промышленного ущерба и т.п. Биотест используют для измерения относительной токсичности нерастворимых в воде соединений, при условии, что они будут растворены в подходящем растворителе, а затем разбавлены в воде таким образом, что остаточная концентрация не превысит определенных пределов. В таких случаях для контроля растворителей должен также быть организован тестовый режим. Биотест работает при широких значениях pH (3.5–11.0) без каких-нибудь очевидных эффектов на приросте корневых систем. Поэтому умеренно кислые или щелочные образцы воды, химические растворы анализируются без необходимой корректировки pH .

Недостатки системы касаются проблем, связанных с состоянием проверяемых смесей. Хотя pH непосредственно не воздействует на прирост корней, но это нужно принимать во внимание при оценке токсичности растворов, так как во многих случаях pH может значительно изменять их токсический потенциал. Другая проблема касается присутствия нерастворимых веществ в промышленных стоках. Экстраполяция результатов от одной тестовой системы к другой (и в конечном счете к человеку) должна быть основана на результатах серии испытаний с должным рассмотрением метаболических превращений тестируемых веществ.

Таким образом, растительные тест-системы могут с успехом применяться для определения генотоксического эффекта различных композиций, в том числе и лекарственных субстанций.