Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах
В огляді розглянуто різні аспекти пошкоджуючої дії деяких важких металів (нікель, хром (III), неорганічна ртуть та свинець). Особливу увагу приділено питанням, пов'язаним з мутагенною активністю зазначених металів (мутагенність їхніх іонів у різних тест-системах, механізми пошкодження генетично...
Saved in:
| Published in: | Біополімери і клітина |
|---|---|
| Date: | 2001 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2001
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/154331 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах / Л.Л. Мацевич, Л.Л. Лукаш // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 1. — С. 5-19. — Бібліогр.: 152 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859774858228924416 |
|---|---|
| author | Мацевич, Л.Л. Лукаш, Л.Л. |
| author_facet | Мацевич, Л.Л. Лукаш, Л.Л. |
| citation_txt | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах / Л.Л. Мацевич, Л.Л. Лукаш // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 1. — С. 5-19. — Бібліогр.: 152 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Біополімери і клітина |
| description | В огляді розглянуто різні аспекти пошкоджуючої дії деяких важких металів (нікель, хром (III), неорганічна ртуть та свинець). Особливу увагу приділено питанням, пов'язаним з мутагенною активністю зазначених металів (мутагенність їхніх іонів у різних тест-системах, механізми пошкодження генетичного матеріалу, механізми захисту клітини від мутагенного впливу важких металів), проте коротко також проаналізовано їхню токсичну дію, біохімічну активність, екологічні аспекти.
В обзоре рассмотрены различные аспекты повреждающего действия некоторых тяжелых металлов (никель, хром, неорганическая ртуть и свинец). Особое внимание уделено вопросам, связанным с мутагенной активностью тяжелых металлов (мутагенность их ионов в различных тест-системах, механизмы повреждения генетического материала, механизмы защиты клетки от мутагенного воздействия тяжелых металлов), однако коротко также проанализированы их токсическое воздействие, биохимическая активность, экологические аспекты.
The article deals with various aspects of some heavy metals damage activity (nickel, chromium, inorganic mercury and lead). Special attention is paid to the issues, connected with the DNA-damaging activity of the mentioned metals (mutagenicity of their ions in different test-systems, damage mechanism, mechanism of ceil and organism protection from heavy metals mutagenicity), but their toxic activity, biochemical activity, ecological aspects are also briefly discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-02T07:36:00Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0233-7657. Біополімери і клітина. 2001. Т. 17. № 1
ОГЛЯДИ
Генетична активність важких металів
в еукаріотичних клітинах
Л. Л. Мацевич, Л. Л. Лукаш
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, 03147, Україна
В огляді розглянуто різні аспекти пошкоджуючої дії деяких важких металів (нікель, хром (III),
неорганічна ртуть та свинець). Особливу увагу приділено питанням, пов'язаним з мутагенною
активністю зазначених металів (мутагенність їхніх іонів у різних тест-системах, механізми
пошкодження генетичного матеріалу, механізми захисту клітини від мутагенного впливу важких
металів), проте коротко також проаналізовано їхню токсичну дію, біохімічну активність,
екологічні аспекти.
Вступ. Сполуки важких металів є одним із най
більш розповсюджених хімічних факторів профе
сійного ризику в умовах сучасної промисловості.
Широко зустрічаються й профпатології, пов'язані з
дією цих сполук. Щоправда, за даними ВООЗ,
гострі виробничі отруєння важкими металами в
наш час трапляються досить рідко, але тим більшої
актуальності набуває проблема впливу на організм
малих доз їхніх сполук та спільної з іншими
мутагенами дії останніх, а особливо віддалених
наслідків такого впливу.
Слід зауважити, що у виробничій сфері зайня
та переважна більшість людей репродуктивного
віку, а галузі, пов'язані в той чи інший спосіб із
важкими металами як фактором професійного ри
зику (кольорова металургія, машинобудівна та еле
ктротехнічна промисловість, лакофарбова промис
ловість, будівництво, гірнича справа тощо), по
сідають у ній значне місце.
Водночас зростає насиченість навколишнього
середовища сполуками важких металів, що, в свою
чергу, призводить до накопичення цих сполук в
організмах людей, які проживають на забруднених
територіях, починаючи вже з дитячого віку. Згідно
з деякими прогнозами, в майбутньому сполуки
важких металів як загроза екологічному станові
довкілля можуть вийти на перше місце, виперед
жаючи в цьому відношенні відходи атомних стан
цій та органічні антропогенні забруднення. Такі
загрозливі перспективи забруднення біосфери важ-
© Л. Л. МАЦЕВИЧ, Л. Л. ЛУКАШ, 2001
кими металами обумовлені їхньою стійкістю в на
вколишньому середовищі та включенням у круго
обіг речовин (розчинність в атмосферних опадах,
здатність до сорбції грунтами, донними відкла
деннями, засвоєння рослинами — все це в сукуп
ності призводить до їхнього поступового накопи
чення в сфері проживання людини).
Найбільше зацікавлення викликають метали,
що широко застосовуються у виробничій діяльності
людини, такі, як свинець, ртуть, нікель, хром,
кадмій, цинк, кобальт, мідь тощо. Накопичено
досить значну кількість даних з біологічної дії
важких металів на еукаріотичні клітини та ор
ганізми.
Така ситуація зумовила потребу в аналізі та
узагальненні наявних у літературі відомостей щодо
токсичної і особливо генетичної дії важких металів
на організм у цілому та окремі клітини людського
та інших організмів.
У даному огляді розглядаються питання над
ходження важких металів в організм та їхнє нако
пичення, вплив цих металів на внутрішньоклітинні
процеси, загально- та цитотоксична дія, тератоген-
на і канцерогенна активність. Особливу увагу буде
приділено здатності їх до пошкодження ДНК та
індукції мутацій. Коротко розглядатимуться також
фізіологічні функції іонів важких металів та мо
дифікуючий вплив цих іонів на мутагенну ак
тивність чинників іншої природи.
Надходження важких металів в організм та
їхнє накопичення. Важкі метали, які знаходяться в
складі літосфери, практично недоступні для живих
5
МА1ХЕВИЧ Л. Л., ЛУКАШ Л. Л.
організмів (за винятком засвоювання, в основному,
рослинами та грибами сполук, що входять до скла
ду грунту) [1, 2] . Надходження їх в атмосферу та
гідросферу відбувається як природним, так і антро
погенним шляхом.
В наші часи саме антропогенна емісія є основ
ним джерелом потрапляння важких металів у на
вколишнє середовище. Особливо актуальним пи
тання про токсичну та генетичну дію надлишкових
кількостей важких металів є стосовно контингенту
осіб, які професійно контактують із сполуками цих
металів. Проте масивне забруднення довкілля цими
речовинами призводить до нагромадження їх над
лишкових кількостей також в організмах людей,
що не мають професійного контакту з важкими
металами. Цифрові дані щодо характеру природної
емісії, антропогенного забруднення довкілля та
професійного контакту з цими сполуками широко
представлені в літературі [3—10].
Основними шляхами надходження важких ме
талів до організму є респіраторний та алімен
тарний. Характер накопичення їх у тканинах є
специфічним для кожного металу, а також пов'яза
ним із шляхом надходження цих сполук до ор
ганізму. В основному респіраторним шляхом над
ходить свинець [4, 11, 12], неорганічна ртуть [13,
14]. Нікель також ефективно засвоюється інгаля
ційно [15]. Хром проникає в організм, як правило,
аліментарним шляхом [4 ].
Хром після надходження в організм накопи
чується більше всього в м'язовій тканині, волося
ному покриві [9] і в селезінці [16]. Нікель також
здатний накопичуватися в тваринному організмі;
він збирається, головним чином, у тканині легенів
(при інгаляційному надходженні), а також у м'язо
вій тканині [9], ендокринних залозах, печінці
тощо [15]. Основна маса засвоюваного організмом
свинцю стабільно зв'язується в кістковій тканині і
не бере участі в наступному обміні речовин. Проте
значна кількість засвоєного свинцю потрапляє і в
інші тканини, зокрема, в кров. Близько 90 %
свинцю крові зосереджено в еритроцитах [17],
оскільки він має досить високу спорідненість до
гемоглобіну [18 ]. Ртуть також може накопичувати
ся в Організмах тварин, у тому числі в біотранс-
формованій формі (метилртуть) [5], причому мак
симальний вміст іонів Hg 2 + при хронічній інток
сикації спостерігається в крові [19, 20].
Свинець здатний проходити через фетоплацен-
тарний та гематоенцефалічний бар'єри, накопичу
ватися в амніоні та в амніотичній рідині [21 ]. Як
фетоплацентарний, так і гематоенцефалічний
бар'єри є проникними також для іонів Hg 2 + [17].
Транспорт неорганічної ртуті в клітину від
бувається, в основному, за рахунок зв'язування з
сульфгідрильними групами білків цитомембрани,
на відміну від ртутьорганічних сполук, які потрап
ляють у клітину внаслідок взаємодії, головним
чином, з її ліпідним компонентом [22 ]. Цей процес
протікає досить інтенсивно: за допомогою авто-
радіографічних досліджень виявлено, що крива
включення радіоактивної ртуті в клітину досягає
плато уже через 15 хв після додавання її до
культурального середовища [23 ]. Розподіляється
ртуть у клітині таким чином: ядро > мікросоми >
> цитоплазма > мітохондрії [22 ].
Транспорт іонів хрому в клітину — повільний
процес у порівнянні з транспортом інших важких
металів [23—25]. До того ж його ефективність
залежить від ступеня гідратації іона Сг3* [26 ].
Загальнотоксичний, тератогенний, ембріоток-
сичний та канцерогенний вплив важких металів.
Токсична дія важких металів добре відома [4, 10,
13, 27—31 ]. Ступінь токсичності можна оцінити,
використовуючи поняття відносної летальної ток
сичності. Ця величина являє собою відношення
відсотка елемента в організмі до LD 5 0 . Для свинцю
вона становить близько 10~2, для ртуті — 10~3, для
хрому та нікелю відповідно 2 10" та 5 - Ю 3 [32].
Але частіше використовують або саму LD 5 0 , або
гранично допустимі концентрації (наприклад, не
безпечною концентрацією для свинцю вважається
300—800 мкг/л повітря [3 ], а для ртуті —
25 мкг/м 3 (для металічної ртуті) і 50 мкг/м (для
солей) [13].
Проте ступінь пошкоджуючого впливу сполук
важких металів залежить від шляху введення в
організм і від їхньої хімічної природи. Наприклад,
для ртуті найтоксичнішими є сполуки ртуті (І),
токсичність сполук ртуті (II) зменшується в ряду:
солі з переважаючим іонним типом зв'язку
(HgS0 4, Hg(N0 3 ) 2 , (CH 3COO) 2Hg тощо) > коорди
наційні сполуки > солі з переважаючим ковалент
ним типом зв'язку [14]. Оскільки при інтрапе-
ритонеальному введенні згадані різниці в токсич
ності значною мірою нівелюються, то, ймовірно,
вони обумовлені різною засвоюваністю розглядува
них сполук.
Характер токсичної дії на організм різних ме
талів значно відрізняється. Так, за даними літе
ратури, для свинцю особливо характерною є гемо
літична активність [33 ]; він спричиняє також про
яви астено-вегетативного характеру [ЗО, 34],
зменшення плодючості [35]. Гостра інтоксикація
ртуттю є критичною для нирок та респіраторних
органів, хронічна — для нирок та нервової системи
[5, 36 ]. їй притаманна також гонадотоксична [37—
39] та імунотоксична дія [27, 40, 41 ].
6
ГЕНЕТИЧНА АКТИВНІСТЬ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У КЛІТИНАХ
Надлишок хрому спричиняє алергізацію ор
ганізму та інші порушення імунологічного статусу
[9, 25]. Виявлено також гонадо- та ембріоток-
сичність хрому (III) [42—44]. Нікелева інтокси
кація, в свою чергу, призводить до гістологічних
змін у паренхімі печінки та легенів, порушення
імунологічного балансу [9, 10, 41 ].
Для важких металів характерною є цитоток
сична дія, зокрема, для свинцю [45]. Цитотоксич
на дія HgCl 2 в культурі ембріональних гепатоцитів
проявлялася, починаючи від концентрації 3 мкМ
(величина LD 5 0 для даної системи знаходиться в
межах 10—50 мкМ). Концентрація 0,5 мкМ, яка за
умов короткочасного експерименту не викликає
загибелі клітин, призводить до прискорення збіль
шення біомаси порівняно з інтактними культурами
протягом перших 5—6 діб культивування і масової
елімінації клітин на 7-му добу [46 ]. Нікель також
виявляє цитотоксичні властивості [47]; подібний
вплив хрому низький, при концентрації порядку
1 мМ він не проявляється [47 ].
Важкі метали та їхні сполуки часто мають
тератогенні властивості, зафіксовані, зокрема, для
свинцю [4, 31 ]; але неорганічна ртуть такої дії не
виявляє [5].
Ембріотоксичність теж є досить характерною
для важких металів. Ембріотоксичність іона Hg 2 +
підтверджується рядом дослідників [37, 38, 48] і
проявляється, головним чином, як уповільнення
ембріонального розвитку. Недіючою дозою в дано
му випадку виявилися 1/32 LD 5 0 для солей ртуті
(II) та 1/8 LD 5 0 для солей ртуті (І); менше відріз
нявся даний показник для різних солей ртуті однієї
валентності. Сполуки нікелю проявляють також
ембріотоксичні властивості [49].
Деяким важким металам та їхнім сполукам
притаманна також канцерогенна дія. Наприклад,
ртутьорганічні сполуки є канцерогенами, проте
підтвердження канцерогенності неорганічних її со
лей не отримано [5]. Є дані і про канцерогенність
хрому [4, 24, 25]. Металічний нікель та більшість
сполук нікелю є канцерогенами [10]. Канцерогенні
властивості нерозчинних його сполук значно вищі,
ніж розчинних: Ni 3 S 2 та NiO індукують розвиток
пухлин, а розчинний NiS0 4 таких властивостей не
проявляє. Канцерогенність металічного нікелю за
лежить від його дисперсності [50].
Вплив важких металів на біохімічні процеси в
клітині. Хоча в понадфізіологічних дозах, як було
згадано вище, важкі метали призводять до тяжких
патологій різного характеру, у фізіологічних кіль
костях вони є життєво важливими для організму.
Так, хром необхідний для підтримання нормальної
активності інсуліну [4 ], цитохромоксидази [51 ]. У
значних кількостях він присутній в ДНК [4];
можливо, хром необхідний також для функціо
нування репаративних систем [25 ]. Дефіцит хрому
в організмі призводить до пригнічення росту та
фертильності, причому самці значно чутливіші до
його нестачі; порушуються енергетичні процеси,
обмін ліпідів, а також функції щитовидної залози
[4, 51 ].
Нормальний вміст нікелю в організмі дорівнює
близько 100 мкг/кг; його концентрація в крові —
77—100 мкг/л. Фізіологічно обумовлена потреба
організму в нікелі становить приблизно 0,3 мг/добу
[15]. Реальне надходження його до організму, як
правило, знаходиться в межах 100—800 мкг/добу.
За своєю фізіологічною роллю нікель є кофакто
ром, принаймні, восьми клітинних ферментів [10,
22]; крім того, іон Ni 2 + стабілізує структуру нук
леїнових кислот та рибосом [52 ].
Незважаючи на те, що важкі метали являють
собою необхідні для нормального функціонування
клітинних біохімічних систем мікроелементи, над
лишок їх в організмові призводить до патологічних
біохімічних змін. Загальною їхньою рисою є здат
ність до ініціації перекисних процесів та пригні
чення системи антиоксидантного захисту; завдяки
цій властивості важкі метали є радіоміметиками.
Так, відмічено, що свинець у дозах, вищих за
8 10"4 М, викликає зниження вмісту сульфгід
рильних груп, посилює процеси перекисного окис
лення ліпідів; останнє виявляється через накопи
чення його продуктів — дієнових кон'югатів та ма
лонового діальдегіду [53, 54 ] , знижує вміст
біоантиоксидантів та ферментів антиоксидантного
захисту [53, 55, 56]. Такі самі властивості харак
терні і для ртуті [56 ] та хрому (III) [57 ]. Проте в
дозах, близьких до гранично допустимих концент
рацій (ГДК), свинець не спричиняє зниження вмі
сту сульфгідрилів [58 ]. Ртуть завдяки своїй високій
спорідненості з SH-групами легко зв'язується з
активними центрами ферментів; має вона і певну
спорідненість з карбоксильними групами [22, 59].
Імовірно, що саме внаслідок високої спорідненості
неорганічної ртуті з сульфгідрильними групами,
їхній вміст знижується вже при дозах 5—50 мкг/ кг
[60]; за іншими даними [61 ], вірогідного зниження
рівня SH-груп не відбувається навіть при дозі
210 мкг/кг. Проте порівнювати ці дані важко,
оскільки в першому випадку об'єктом дослідження
була кров, а в другому — тканина; отже, можливо,
що реальна кількість ртуті, отримана клітинами в
обох експериментах, була приблизно однаковою.
Таким чином, надлишок іонів Hg 2 + може суттєво
порушувати роботу детоксикаційних систем [13].
Ртуть порушує баланс окисленої та відновленої
7
МАЦЕВИЧ Л. Л., ЛУКАШ Л. Л.
форм аскорбінової кислоти — важливого чинника
детоксикації: при концентрації ртутного іона 10~3 М
значно зростає вміст окисленої форми, зв'язаної з
білками крові; такий комплекс здатний стимулюва
ти рад патологічних процесів. Вміст відновленої
форми не змінюється [62]. Хронічна інтоксикація
ртуттю в дозах 0,05—0,10 мг/кг також призводить
до зниження вмісту аскорбінової кислоти [63].
Закономірно підвищується при ртутній інтоксикації
рівень перекисних процесів: зростає інтенсивність
спонтанної хемілюмінесценції [64]. Як уже згаду
валося вище, характер біохімічних змін вказує на
наявність у неорганічної ртуті радіоміметичних
властивостей [65]. Проте ртуть у залежності від
дози радіації та концентрації її випарів може бути
як радіосенсибілізатором, так і радіопротектором
[61].
До зниження вмісту SH-груп призводить також
надлишок хрому; при цьому в організмі знижує
ться вміст вітамінів, у тому числі, антиоксидантних
[66 ]. Під дією хрому спостерігається індукція дея
ких ферментів системи антиоксидантного захисту
[67], що, можливо, є компенсаторним явищем
відносно посилення перекисних та вільнорадикаль-
них процесів. Активація системи детоксикації має
місце і за умов підвищення вмісту нікелю [49 ], що
може означати активацію перекисних процесів, про
що йшлося вище.
Понадфізіологічні концентрації важких мета
лів призводять також до порушення енергетичних
процесів.
Так, при надлишку свинцю спостерігаються
зміни в інтенсивності мітохондріального дихання:
на початкових стадіях хронічної свинцевої інток
сикації відбувається його посилення, котре на по
дальших етапах поступається місцем зворотному
процесу [54]. Навіть близькі до ГДК дози свинцю
змінюють нормальну активність ферментів енерге
тичного обміну [58 ].
Суттєво порушувати роботу ферментів енерге
тичного обміну можуть надлишкові кількості ртуті
[64, 68 ].
Щодо хрому, то його фізіологічна концент
рація теж інтенсифікує енергетичні процеси. Проте
при надлишковому його надходженні стимулюючий
ефект відсутній, а подальше зростання дози викли
кає пригнічення [69]. Аналогічні властивості має
нікель: низькі його концентрації інтенсифікують
енергетичні процеси; при подальшому збільшенні
вмісту іонів Ni 2 + інтенсифікація змінюється при
гніченням [69]
Пластичні процеси під впливом зростання кон
центрацій важких металів теж можуть порушува
тися. Наприклад, надлишок свинцю спричиняє
пригнічення синтезу гему та глобіну [11]. Порушу
вати нормальне протікання пластичних процесів
може і неорганічна ртуть [5]: частково за рахунок
інактивації відповідних ферментів, а частково шля
хом порушення функцій РНК [22]. Змінюється
вміст ДНК, РНК та білка, причому характер змін
залежить від концентрації ртуті [63 ]
Хром здатний активно зв'язуватися з нук
леїновими кислотами і білками [25], що може
спричиняти ряд наслідків, у тому числі порушення
пластичних процесів.
При наявності надлишку нікелю також зміню
ється протікання процесів біосинтезу білка вна
слідок гідролізу тРНК [70].
Крім того, важкі метали, принаймні хром,
мають властивість порушувати процеси біосинтезу
нуклеотидів [57], що може впливати на інтен
сивність мутаційного процесу, оскільки система
циклічних нуклеотидів бере участь у модифікації
мутагенезу [71 ].
Мутагенні та цитотоксичні властивості важ
ких металів. Для важких металів характерними є
також мутагенні властивості. Нижче наведено ана
ліз літературних даних за цією темою.
При статистичному дослідженні протікання ва
гітності у жінок з різними рівнями вмісту свинцю
в крові виявлено вірогідне зростання частоти спон
танних абортів на ранніх стадіях вагітності в групі
з високим рівнем свинцю [31 ], що, як відомо, є
інформативним показником темпу мутаційного
процесу.
У деяких груп працівників промислових під
приємств, які контактують із свинцем та його
сполуками, зафіксовано підвищену частоту хромо
сомних аберацій, що цілком відповідає вільно-
радикальному типові ушкоджень. Відомо, що саме
вільнорадикальні процеси є характерною ознакою
пошкоджуючої дії свинцю. Так, у групах осіб, які
працюють у приміщенні з концентрацією свинцю в
повітрі, близькою до ГДК (акумуляторний цех),
частота хромосомних аберацій становить 2,3 ±
~ 0,5 %; в інших групах працівників цей показ
ник становить 3,5±0,5 %, тоді як контрольна група
має частоту хромосомних аберацій лише 1,25±
± 0,38 % [72].
Вірогідне підвищення частоти хромосомних
аберацій зафіксовано також у працівників цеху
виплавки свинцю [73 ]• В обох останніх випадках є
великі міжіндивідуальні розбіжності, причинами
яких можуть бути різний стаж роботи в умовах
підвищеної концентрації свинцю, різниця в отри
маних різними працівниками дозах свинцю і, мо
жливо, в стані захисних систем, що запобігають
появі пошкоджень під дією цього фактора, а також
8
ГЕНЕТИЧНА АКТИВНІСТЬ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У КЛІТИНАХ
наявність синергічних або антагоністичних впливів
різної природи.
Підвищену частоту хромосомних аберацій та
сестринських хроматидних обмінів (СХО) зафік
совано також у працівників хімічної промисловості,
які професійно контактували із сполуками хрому
(в тому числі, Сг(ІІІ)) [74—77], причому кореляції
між частотою СХО та хромосомних аберацій не
виявлено [74 ]. Крім того, мутабільність клітин під
впливом хрому (III), як і інших пошкоджуючих
факторів, зростає з віком донорів, імовірно, через
послаблення активності захисних систем [75].
У модельній системі культивованих лімфоцитів
людини СгС13 індукує хромосомні аберації, почина
ючи з концентрації 5-Ю"6 М [78]; аналогічні вла
стивості має також (СН 3СОО) 2РЬ у концентрації
10 5 —10 3 М [79].
Хрому притаманна значна пошкоджуюча дія
відносно ізольованих ядер [24 ] та ДНК [4 ], проте
для цілісних клітин та організмів у літературі
зустрічаються протилежні дані, особливо стосовно
сполук хрому (III) [4, 24, 26, 80]. Концентрація
солей хрому порядку 1 мМ не індукує хромосомних
аберацій в культивованих клітинах ссавців [81].
Показано, що немутагенною є також концентрація
12 мМ [26, 82]. Проте, за іншими даними, хром
дає виражений мутагенний ефект для клітинних
культур уже в дозах 0,01—1 мМ і навіть 1 мкМ
[78]. Підтверджується мутагенність хрому в кон
центраціях 60 і 120 мМ (тест на хромосомні абе
рації) [82]. Він також здатний спричиняти одно-
ниткові розриви ДНК [25, 83]. Вказується на
блокування іонами хрому мітозу на стадіях про- та
телофази [80].
Спостерігається зростання частоти хромосом
них аберацій та СХО у працівників, які професійно
контактують з нікелем [77].
Нікель індукує хромосомні аберації в культу
рах клітин та при введенні гризунам in vivo. На
гризунах та культурах клітин ссавців показано
здатність солей нікелю індукувати хромосомні абе
рації в дозах, вищих за 0,2 мМ [84, 85]; для різних
сполук нікелю показано різний рівень мутаген
ності: K 4 [Ni(CN) 4 ] індукував хромосомні аберації
вже в концентрації 0,2 мМ, (CH 3COO) 2Ni і NiS —
починаючи від 0,6 мМ, а для NiCl 2 мутагенного
ефекту не виявлено взагалі [81 ].
СХО, за даними численних авторів, індуку
ються в інтервалі доз 1 • 10 3—6-Ю" 3 М [84] і навіть
дозою 1-Ю"5 М, а дози 1-Ю"6 та менше їх не
індукують [47, 86].
Мікроядерний тест дає позитивні результати
при дозах 25—56 мг/кг [84] та навіть при 0,3—
25 мг/кг [87, 88].
У дослідах на культурах клітин ссавців вияв
лено індукцію генних мутацій нікельорганічними
сполуками, але не NiCl 2, в діапазоні концентрацій
0,2—0,3 мМ [89 ]; проте, згідно з іншими даними,
хлорид нікелю в такій концентрації теж збільшує
частоту мутацій на генному рівні [90 ]. Переважної
індукції певного типу генних мутацій (транзиції,
трансверсії, зсув рамки) не виявлено.
Дослідження молекулярних аспектів мутаген
ності іонів нікелю показало наявність індукції од-
нониткових розривів ДНК, крос-лінків, а також
пригнічення синтезу нуклеїнових кислот та репа
рації. В інтервалі доз 0,005—10 мМ на культурах
клітин гризунів виявлялися аналогічні фізичні та
функціональні пошкодження, однак на культурах
клітин людини їх зафіксовано не було [84 ]. Вияв
лено також індукцію однониткових розривів NiCl 2
та NiS у діапазоні концентрацій 1—20 мкг/мл.
[91 ]. Здатність нікелю індукувати однониткові роз
риви підтверджується іншими авторами на еука-
ріотичних моделях [24, 83, 92].
Спостерігали зв'язування іонів Ni 2 + з нуклеї
новими кислотами та білками; можливо, це один з
механізмів канцерогенної дії нікелю [15, 24, 50, 84,
87 ]. Зафіксовано також зменшення точності синте
зу ДНК при дії іонів Ni 2 + та Сг 3 + [93, 94 ]. Характер
змін у процесі біосинтезу ДНК залежить від типу
клітин, що, можливо, пояснюється різною актив
ністю детоксикаційних систем [95 ]. Високі концен
трації іонів нікелю спричиняють також порушення
процесів постреплікативної репарації [96 ].
В експериментах з культивованими клітинами
ссавців виявлено, що під дією свинцю пригні
чується функціональна активність клітин [45 ]; зо
крема, пригнічується, а при високих дозах бло
кується протікання S-фази клітинного циклу [24],
знижується функціональна активність хроматину
[45 ], знижується точність синтезу ДНК [93 ].
Для культивованих клітин ссавців виявлено,
що дози неорганічної ртуті, значно нижчі за ток
сичні, викликають ушкодження генетичного апара
ту: дефекти на молекулярному рівні відмічено при
обробці клітин 0,5 мМ хлоридом ртуті; ця концен
трація не викликає цитотоксичної дії [23 ]. Проте,
за іншими даними [811, уже при концентрації
0,064 мМ відбувається цитоліз; можливо, викори
стана в даній серії експериментів лінія клітин має
підвищену чутливість до іону Hg 2 + ; детальніше про
це йтиметься в розділі, присвяченому захисним
механізмам клітини. Однониткові розриви можуть
виявлятися в ДНК навіть у діапазоні концентрацій,
нижчих за 100 мкМ [65].
Мутагенну дію свинцю досліджували і на гри
зунах. Хромосомні аберації в клітинах кісткового
9
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-154331 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7657 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T07:36:00Z |
| publishDate | 2001 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мацевич, Л.Л. Лукаш, Л.Л. 2019-06-15T13:59:06Z 2019-06-15T13:59:06Z 2001 Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах / Л.Л. Мацевич, Л.Л. Лукаш // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 1. — С. 5-19. — Бібліогр.: 152 назв. — укр. 0233-7657 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/154331 575.224; 575.224.6 В огляді розглянуто різні аспекти пошкоджуючої дії деяких важких металів (нікель, хром (III), неорганічна ртуть та свинець). Особливу увагу приділено питанням, пов'язаним з мутагенною активністю зазначених металів (мутагенність їхніх іонів у різних тест-системах, механізми пошкодження генетичного матеріалу, механізми захисту клітини від мутагенного впливу важких металів), проте коротко також проаналізовано їхню токсичну дію, біохімічну активність, екологічні аспекти. В обзоре рассмотрены различные аспекты повреждающего действия некоторых тяжелых металлов (никель, хром, неорганическая ртуть и свинец). Особое внимание уделено вопросам, связанным с мутагенной активностью тяжелых металлов (мутагенность их ионов в различных тест-системах, механизмы повреждения генетического материала, механизмы защиты клетки от мутагенного воздействия тяжелых металлов), однако коротко также проанализированы их токсическое воздействие, биохимическая активность, экологические аспекты. The article deals with various aspects of some heavy metals damage activity (nickel, chromium, inorganic mercury and lead). Special attention is paid to the issues, connected with the DNA-damaging activity of the mentioned metals (mutagenicity of their ions in different test-systems, damage mechanism, mechanism of ceil and organism protection from heavy metals mutagenicity), but their toxic activity, biochemical activity, ecological aspects are also briefly discussed. uk Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Біополімери і клітина Огляди Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах Генетическая активность тяжелых металлов в эукариотических клетках Heavy metals genetic activity in eukaryotic cells Article published earlier |
| spellingShingle | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах Мацевич, Л.Л. Лукаш, Л.Л. Огляди |
| title | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах |
| title_alt | Генетическая активность тяжелых металлов в эукариотических клетках Heavy metals genetic activity in eukaryotic cells |
| title_full | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах |
| title_fullStr | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах |
| title_full_unstemmed | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах |
| title_short | Генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах |
| title_sort | генетична активність важких металів в еукаріотичних клітинах |
| topic | Огляди |
| topic_facet | Огляди |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/154331 |
| work_keys_str_mv | AT macevičll genetičnaaktivnístʹvažkihmetalívveukaríotičnihklítinah AT lukašll genetičnaaktivnístʹvažkihmetalívveukaríotičnihklítinah AT macevičll genetičeskaâaktivnostʹtâželyhmetallovvéukariotičeskihkletkah AT lukašll genetičeskaâaktivnostʹtâželyhmetallovvéukariotičeskihkletkah AT macevičll heavymetalsgeneticactivityineukaryoticcells AT lukašll heavymetalsgeneticactivityineukaryoticcells |