4. Генотоксичность

Под генетической токсичностью (генотоксичностью, мутагенностью) вещества понимают его способность оказывать вредное воздействие на наследственность, т.е. вызывать нежелательные мутации. Спонтанно мутации происходят у любого живого организма, но они быстро исправляются определённой «ремонтной» системой. Мутации, вызываемые генотоксикантами, возникают в результате связывания последних с ДНК, торможения репарационной системы и т.д. В соответствии с характером изменения генетического аппарата различают мутации генные, хромосомные и геномные.

Генные, или точечные, мутации заключаются в изменении химической структуры генов. К ним относятся:

транзиция — обмен пуринового основания на пуриновое или пиримидинового на пиримидиновое;

трансверсия — обмен пуринового основания на пиримидиновое или наоборот;

инсерция — вставка одной или нескольких пар оснований;

делеция — выпадение одной или нескольких пароснований.

Инсерцию и делецию называют также мутациями со сдвигом рамки.

Хромосомные мутации (в отличие от генных) отражаются на внешнем виде хромосом, наблюдаемом в световой микроскоп. Вещества, которые вызывают хромосомные мутации, называются мутагенами. Важнейшими типами хромосомных мутаций являются:

делеция — утрата части хромосомы;

дупликация — удвоение участка хромосомы;

инверсия — поворот фрагмента хромосомы;

транслокация — обмен участками хромосом.

Кольцевые хромосомы тоже подвержены мутациям.

Геномные мутации подразделяют на анеуплоидии и полиплоидии¹¹. Анеуплоидией называют изменение количества отдельных хромосом - уменьшение (нулли- и моносомия) или увеличение (три-, тетра- и полисомия) их числа, т.е. несбалансированный хромосомный набор. Полиплоидия –это увеличение числа хромосомных наборов соматических клеток по сравнению с обычным диплоидным.

Для проверки на мутагенность используются как тесты in vitro - с микроорганизмами (бактериями, дрожжами, грибами и др.) и клеточными культурами (в том числе культурами лимфоцитов человека), так и тесты in vitro - с растениями, насекомыми (особенно вида Drosophila melanogaster), мелкими грызунами (особенно мышами). Так как различные способы испытаний обнаруживают разные, уязвимые для тестируемых веществ места генетического субстрата, необходимо применять несколько методов проверки мутагенности (так называемая «тест батарея»).

Условия проведения таких испытаний (мутационного теста по Эймсу, теста на трансформацию клетки, теста на хромосомные мутации, микроядерного теста и др.) опубликованы в официальных изданиях. Получаемые результаты требуют исключительно осторожной интерпретации, поскольку ошибки могут быть как в сторону завышения, так и в сторону занижения.

Самый известный, бесспорно, тест Эймса. Он основан на том, что определенные штаммы Salmonella typhimurium, которые вследствие мутации потеряли свою способность к синтезу гистидина, под влиянием мутагенов могут мутировать в первоначальную форму (ревертанты) и вследствие этого расти на свободных от гистидина питательных средах. Разные штаммы

S. typhimurium (ТА 98, ТА 100, ТА 1535) имеют склонность к различным типам мутации; следовательно, выбором штамма можно получить некоторое представление о типе возникающей мутации. При тестировании по Эймсу могут возникнуть трудности - иногда консерванты оказывают тормозящее действие на S. Typhimurium.

Наряду со многими другими весьма популярен также микроядерный тест (см. общую литературу).

Испытания на мутагенность имеют особое значение для токсикологической оценки вспомогательных веществ и пищевых добавок, поскольку мутагенность и канцерогенность (по меньшей мере для генотоксичных веществ) почти всегда встречаются одновременно.