Дослідження впливу онкогенних факторів на біоценози

У наш час особливої актуальності набувають проблеми онкоекології, де ведуться дослідження впливу онкогенних факторів на біоценози. Цей новий підхід припускає дослідження популяційних ефектів циркулюючих канцерогенних речовин з ціллю інтегральної оцінки стану різних екосистем, визначення організмів-індикаторів забрудненості навколишнього середовища канцерогенами та контролю за їх вмістом.

Визначення наслідків впливу канцерогенних сполук у екосистемах здійснюється за допомогою основних методик біоекологічного аналізу організмів, популяцій та біоценозів. Серед прісноводних та морських гідробіонтів найбільшу цікавість представляють мідіі, мезопланктон та декотрі види водоростей, що мають велику здатність до накопичення ПАВ. Епідеміологічний аналіз пухлинних захворювань серед декотрих популяцій риб дозволяє зв’язати підвищення частоти виникнення пухлин з ступенем забруднення водойм промисловими та побутовими стічними водами, нафтопродуктами, виокремлювати природні популяції риб, найбільш чутливих до впливу канцерогенних факторів у водних екосистемах. Схожі дослідження дають уяву про інтегральну дію усіх як бластомогенних, так і модифікуючих факторів протягом довгострокового періоду, тоді як фізико-хімічний аналіз проб води дозволяє виявити лише окремі речовини.

У грунтовому мікробіоценозі до впливу бенз(а)пірену (БП) (як найбільш розповсюдженого канцерогену) найбільш чутливі грунтові гриби, актиноміцети, спорові бактерії, кількість яких по мірі збільшення концентрації у грунті БП знижується. Незворотні зміни у грунтовому мікробіоценозі розвиваються при довгострокових впливах малих доз канцерогенів. У якості фітоіндикаторів забруднення біосфери ПАВ пропонується використовувати хвою сосни звичайної, ступінь забруднення котрої БП корелює з концентрацією останнього в атмосфері.

Актуальною задачею онкоекології є вивчення ролі фізико-хімічного оточення середовища проживання та живих організмів у циркуляції канцерогенів. Утворення та циркуляція канцерогенів добре вивчена на прикладі декотрих абіогенних канцерогенів (ПАВ), біогенних (мікотоксинах), антропогенних (бластомогенних нітрозосполуках), гербіцидах та пестицидах.

 Схема 2

	Вивчення реального навантаження канцерогенних речовин на населення
Доза канцерогену повинна відображати сумарний рівень його впливу на населення протягом природної тривалості життя та грунтуватись на розрахунках реального річного навантаження та динаміки зміни у часі		Реальне навантаження повинно враховувати можливість надходження канцерогену в організм людини з різних джерел	Вивчення реального навантаження канцерогену на населення повинно базуватись на закономірностях просторово-часового розподілення концентрацій забруднювача у оточуючому середовищі населених міст

Схема 3

Утворення канцерогенів

Їх перехід у біосферу(атмосферу повітря, грунти, водойми, продукти харчування)

Накопичення

Розподіл та розповсюдження у об‘єктах навколишнього середовища

Включення у цикл перетворень, що пов‘язані з деструктуризацією та самоочищення середовища

1.6. Загальні принципи дослідження бластомогенної активації потенційно- токсичних хімічних речовин.

Спеціально видані методичні рекомендації регламентують умови та методи дослідження бластомогенних речовин. Саме біотестування хімічних сполук включає в себе скринінг (відбір) речовин з припустимою канцерогенністю та перевірку їх активності. Основними критеріями відбору є:

1)хімічна структурна схожість з відомими хімічними канцерогенами (при цьому приймається до уваги схожість шляхів метаболізму в організмі та зв’язок структури хімічної сполуки з трансформуючою дією); 2)наявність гормоноподібних ріст-стимулюючих властивостей, здатності до алкілування молекул клітин та цитостатичних властивостей; 3)поширеність у основних складових частинах екосистем (грунті, воді, повітрі); 4)наявність епідеміологічних даних про підвищення частоти виникнення злоякісних пухлин у організмів (у тому числі і людей), що контактують з тими чи іншими речовинами.

Встановлення кореляції між мутагенними та канцерогенними властивостями бластомогенних факторів сприяло розробці короткострокових тестів виявлення канцерогенів, основаних на реєстрації генних мутацій, хромосомних аберацій, ДНК-пошкоджуючих ефектів у прокаріотичних та еукаріотичних організмів, рослин, дрозофіли, в культурах клітин ссавців та людини in vitro. Серед експрес-тестів найбільш розроблений та розповсюджений тест Еймса, в котрому у якості об’єкту впливу використовуються бактерії Salmonellae tiphymurium, що дають можливість реєструвати як прямі, так і зворотні мутації. Для тестування тих хімічних сполук, трансформуючий ефект котрих проявляється лише після їх метаболічної активації, використовуються тест-системи, доповнені активаторами метаболізму канцерогену (мікросоми печінки), або культури клітин ссавців (гепатоцити щурів). Порівняльний аналіз найвідоміших сучасних експрес-тестів наводиться у таблиці 1

У ряді тест-систем, представлених культурами ссавців, реєструються епігеномні зміни, що індукуються канцерогенами та виражаються у порушеннях контактного гальмування поділу, зниження залежності від ростових факторів сироватки, у втраті залежності росту від субстрату.

Найбільш важливим та специфічним для канцерогенів є моніторинг на рівні організму, що оснований на виявленні злоякісних пухлин, що індукуються у представників тваринного світу хімічними агентами. Відібрані у вказаних біотестах хімічні речовини далі підлягають біологічному скринінгу в хронічних експериментах на лабораторних тваринах. Згідно до інструкції Комітету по канцерогенним речовинам МОЗ СРСР, тестування повинно проводитись як мінімум на двох видах лабораторних тварин (як правило на мишах та щурах) з використанням не менше двох способів введення максимально переносимої дози досліджуваної речовини, причому один з способів повинен бути близьким до природнього (наприклад, введення з водою чи їжею). Речовина, що викликає утворення злоякісної пухлини будь-якої локалізації з частотою, що перевищує контрольну, навіть в одному виді тварин та при одному типі введення, визнається канцерогенним. Обов’язковим підсумком експериментів на лабораторних тваринах є ретельний морфологічний аналіз усіх виявлених у них пухлин.

Окрім широко використовуваних раніше гризунів (мишей, щурів) у останній час у якості тест-об’єкту застосовуються акваріумні рибки та декотрі амфібії, що дає можливість здійснити популяційний моніторинг у експерименті та порівняти його результати з даними про поширеність онкологічних захворювань у природних популяціях гідробіонтів. Аналогічні тест-системи складають грунтові та морські мікроорганізми (мікробоценоз), якісні та кількісні зміни котрих можуть служити непрямим показником рівня забруднення у відповідних екосистемах.

Враховуючи значну різноманітність канцерогенів, багатоманітність біологічних ефектів як специфічного, так і неспецифічного характеру, окрім тварин та рослин, що виявляють чутливість до дії канцерогену у вигляді специфічних реакцій різного рівня, використовуються живі організми-пастки тих або інших канцерогенів. Очевидно, що у різних типах біоценозів у якості тест-об’єкту повинні і можуть виступати вищі та нищі рослини, безхребетні, кишковопорожнинні, черви, молюски, риби, гризуни і т. ін. Робота у цьому напрямку лише почалася і потребує особливої уваги до біології вибраного тест-об’єкту, аналізу його місця та ролі у відповідній екосистемі.

Проблема біотестування бластомогенних агентів ускладнюється тим, що багато потенційно небезпечних у канцерогенному відношенні речовин знаходиться у біосфері у низьких концентраціях, але у багатьох випадках дія їх може бути синергічною, частина з них може виступати у якості промоторів, коканцерогенів та ін.