Метаболиты нормальной микрофлоры человека, обладающие мутагенной и канцерогенной активностями

Соединение	Метаболит	Тип активности
Метионин	Этионин	К
Тирозин	Фенол p-Крезол 4-Этилфенол	П П П
Триптофан	Индол Индолилуксусная кислота 3-Гидроксикинуренин 3-Гидроксиантраниловая кислота 8-Гидроксихинальдиковая кислота Хинальдиковая кислота Ксантуреновая кислота	П П П, М П, М П П П
Желчные кислоты	Дезоксихолиевая кислота Литохолиевая кислота бис-Нор-5-холеновая кислота Апохолиевая кислота	М, П П К К
Холестерин	Эпоксиды метаболитов: 5-холестерин-3-ола, 5-холестерин-3-она, 4-холестерин-3-она и др.	М, К
Примечание. К – канцероген, П – промотор, М – мутаген.

Методы определения мутагенной активности химических соединений. В результате интенсивного исследования мутагенеза было разработано несколько чувствительных методов, позволяющих с высокой эффективностью выявлять мутагенную активность химических соединений. В основном используются два подхода к определению мутагенов. При одном из них модельные организмы (бактерии или соматические клетки) выращивают в присутствии тестируемых веществ и количественно оценивают интенсивность образования клеток с мутантным фенотипом. Другая группа методов основана на прямом определении аддуктов мутагенов с макромолекулами с помощью высокоэффективной жидкостной или газовой хроматографии, а также масс-спектрометрии. Рассмотрим принципы двух биологических методов, часто используемых для определения мутагенной активности разнообразных веществ.

Тест Эймса. Благодаря своей простоте и высокой эффективности он применяется наиболее широко. Принцип метода основан на том, что мутантные бактериальные клетки, ауксотрофы по какому-либо метаболиту, выращивают в присутствии исследуемого вещества. Ауксотрофными называют мутантные бактериальные или иные клетки, неспособные расти на минимальной питательной среде без добавок метаболита, биосинтез которого нарушен в результате мутации. В классическом тесте Эймса чаще всего используют клетки Salmonella typhimurium, ауксотрофные по аминокислотам (в частности Trp), ауксотрофность которых возникает в результате единственной точковой мутации. Суспензию бактерий инкубируют в присутствии исследуемого вещества и высевают на твердую питательную среду, содержащую минимальное количество вещества, по которому бактерии ауксотрофны. Вещества должно быть достаточно для того, чтобы клетки смогли совершить несколько делений, не образовав видимых колоний. При этом образующиеся мутации фиксируются в геноме бактерий. В том случае, когда возникают реверсии в локусе, определяющем их ауксотрофность, такие бактерии приобретают способность расти без вышеупомянутых добавок на твердых питательных средах, образуя видимые колонии. Таким образом, если испытуемое вещество обладает мутагенным действием, эффективность образования ревертантов в его присутствии будет значительно выше, чем без него, что проявляется в виде множества бактериальных колоний, вырастающих на твердой питательной среде в отсутствие пищевой добавки. Имеется большое количество модификаций теста Эймса. Наиболее важной является использование микросомных фракций печени грызунов для активации промутагенов, которые не обладают мутагенной активностью, но приобретают ее после метаболической активации в организме животных. Микросомные фракции печени содержат все основные ферменты метаболической активации ксенобиотиков, поэтому, если испытуемое вещество обладает промутагенной активностью, оно активируется ферментами микросом in vitro, и такой результат легко выявляется в тесте Эймса.

Сестринские хроматидные обмены (СХО). Генотоксическое действие химических веществ in vivo часто сопровождается дестабилизацией генома и его перестройками. Если контакт с мутагенами приводит к образованию разрывов ДНК, в процессе их репарации наблюдают обмены гомологичными участками сестринских хроматид в интерфазных ядрах, частота которых является мерой мутагенного воздействия на клетки. Разработаны эффективные методы, позволяющие обнаруживать СХО в соматических клетках животных и растений. Эти клетки (обычно лимфоциты периферической крови) инкубируют in vitro в присутствии 5-бромдезоксиуридина, который включается в их ДНК вместо тимидина на протяжении двух клеточных циклов. При этом одна из хроматид в хромосомах включает аналог нуклеозида в обе цепи ДНК, тогда как другая – только в одну. Флуоресцентный краситель по-разному взаимодействует с такими гомологичными хроматидами, что выявляется с помощью обычного микроскопа по различной интенсивности их окраски – одна из гомологичных хроматид выглядит светлее другой. При наличии СХО светлые и темные участки в хроматидах индивидуальных хромосом чередуются, и число таких перемежающихся участков является мерой частоты СХО. Чем выше СХО, тем интенсивнее было предшествующее мутагенное воздействие на соматическую клетку. В отличие от теста Эймса определение СХО может быть использовано для ретроспективной оценки мутагенного воздействия на организм человека и животных, поскольку СХО продолжаются некоторое время после инициирующего действия мутагена уже в его отсутствие, например после устранения источника ионизирующего излучения или полной детоксикации ксенобиотика.