Оценка величины повреждений ядерной ДНК у работников угольных теплоэлектростанций с помощью микроядерного теста с цитокинетическим блоком в связи с индивидуальными вариантами генов системы репарации ДНК XRCC1, XRCC3, XRCC4 | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2025. № 71. DOI: 10.17223/19988591/71/13

Оценка величины повреждений ядерной ДНК у работников угольных теплоэлектростанций с помощью микроядерного теста с цитокинетическим блоком в связи с индивидуальными вариантами генов системы репарации ДНК XRCC1, XRCC3, XRCC4

Работники угольных теплоэлектростанций подвергаются профессиональному воздействию высоких концентраций угольной пыли, содержащей взвешенные частицы, полициклические ароматические углеводороды, тяжелые металлы, которые могут способствовать окислительному стрессу, приводя к формированию нарушений ДНК, образованию аддуктов и хромосомных аномалий. Проведена оценка повреждений ядерной ДНК у 222 работников угольных теплоэлектростанций г. Кемерово и 219 жителей той же местности, не занятых на производстве. Для оценки генотоксической нагрузки использовался микроядерный тест на лимфоцитах крови с цитохалазиновым блоком. Для учета вклада генетических факторов в формирование нарушений ДНК методом полимеразной цепной реакции выполнен анализ герминальных вариантов генов, кодирующих белки репарации ДНК: XRCC1 rs25489, XRCC3 rs861539, XRCC4 rs2075686, rs2075685. Установлено повышение частоты встречаемости (p < 0,002) двуядерных лимфоцитов с микроядрами, мостами и протрузиями у рабочих по сравнению с контрольной группой. Показано, что наибольшей чувствительностью к повреждающему действию факторов производственной среды обладают рабочие с генотипами: AA XRCC1 rs25489, CT, TTXRCC4 rs2075686, TTXRCC4 rs2075685, TT XRCC3 rs861539. Полученные результаты свидетельствуют о значимом вкладе генетических и средовых факторов в формирование цитогенетических эффектов у рабочих угольных теплоэлектростанций. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 6

Ключевые слова

микроядерный тест, рабочие, угольные теплоэлектростанции, гены репарации ДНК

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Марущак Анна Владимировна	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН	старший инженер-технолог лаборатории цитогенетики	marushchak.av@mail.ru
Торгунакова Анастасия Владимировна	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН; Кемеровский государственный университет	ведущий инженер-технолог лаборатории цитогенетики; инженер кафедры генетики и фундаментальной медицины
Титов Руслан Александрович	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН; Кемеровский государственный университет	ведущий инженер-технолог лаборатории цитогенетики; инженер кафедры генетики и фундаментальной медицины
Соболева Ольга Александровна	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН; Кемеровский государственный университет	ведущий инженер-технолог лаборатории цитогенетики; инженер кафедры генетики и фундаментальной медицины
Елисейкин Алексей Михайлович	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН	ведущий инженер-технолог лаборатории цитогенетики	elisejkinam@ihe.sbras.ru
Киселева Елена Александровна	Кемеровский государственный университет	д-р мед. наук, доцент, зав. кафедрой стоматологии общей практики
Савченко Яна Александровна	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН; Кемеровский государственный университет	канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории цитогенетики; доцент кафедры генетики и фундаментальной медицины
Минина Варвара Ивановна	Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН; Кемеровский государственный университет	д-р мед. наук, в.н.с. лаборатории цитогенетики; доцент, зав. кафедрой генетики и фундаментальной медицины	vminina@mail.ru

Всего: 8

Ссылки

León-Mejía G., Rueda R.A., Pérez J., Miranda-Guevara A., Moreno O.F., Quintana-Sosa M., Trindade C., De Moya Y.S., Ruiz-Benitez M., Lemus Y.B., Rodríguez I.L., Oliveros-Ortiz L. et all. Analysis of the cytotoxic and genotoxic effects in a population chronically exposed to coal mining residues // Environmental Science and Pollution Research International. 2023. № 30 (18). PP. 54095-54105. doi: 10.1007/s11356-023-26136-9.

Pavanello S., Dioni L., Hoxha M., Fedeli U., Mielzynska-Svach D., Baccarelli A.A. Mitochondrial DNA copy number and exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons // Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2013. № 22 (10). PP. 1722-1729. doi: 10.1158/1055-9965.EPI-13-0118.

Kato T.A. Cytokinesis blocked micronuclei aberration analysis // Methods in Molecular Biology. 2023. Vol. 2519. PP. 83-91. doi: 10.1007/978-1-0716-2433-3_9.

Hall E.J., Giaccia A.J. Radiobiology for the radiologist. Philadelfia, PA, USA : Lippincott Williams & Wilkins, 2012. 576 p.

Su C., Haskins A.H., Kato T.A. Micronuclei formation analysis after ionizing radiation // Methods in Molecular Biology. 2019. Vol. 1984. PP. 23-29. doi: 10.1007/978-1-4939-9432-8_3.

Fenech M. Cytokinesis-block micronucleus cytome assay evolution into a more comprehensive method to measure chromosomal instability // Genes. 2020. № 11 (10). 1203. doi: 10.3390/genes11101203.

Федосеев В.И., Степанов Д.Д., Минина В.И. Изучение генотоксических эффектов действия производственной среды на рабочих угольной теплоэлектростанции с помощью микроядерного теста на лимфоцитах крови // Экологическая генетика. 2021. № 19 (1). C. 77-88. doi: 10.17816/ecogen42363.

Celik M., Donbak L., Unal F., Yuzbasioglu D., Aksoy H., Yilmaz S. Cytogenetic damage in workers from a coal-fired power plant // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2007. № 627 (2). PP. 158-163. doi: 10.1016/j.mrgentox. 2006.11.003.

Stefanou D.T., Kouvela M., Stellas D., Voutetakis K., Papadodima O., Syrigos K., Souliotis V.L. Oxidative stress and deregulated DNA damage response network in lung cancer patients // Biomedicines. 2022. № 10 (6). 1248. doi: 10.3390/biomedicines 10061248.

Minina V.I., Bakanova M.L., Soboleva O.A., Ryzhkova A.V., Titov R.A., Savchenko Y.A., Sinitsky M.Y., Voronina E.N., Titov V.A., Glushkov A.N. Polymorphisms in DNA repair genes in lung cancer patients living in a coal-mining region // European Journal of Cancer Prevention. 2019. № 28 (6). PP. 522-528. doi: 10.1097/CEJ. 0000000000000504.

Sinitsky M.Y., Minina V.I., Asanov M.A., Yuzhalin A.E., Ponasenko A.V., Druzhinin V.G. Association of DNA repair gene polymorphisms with genotoxic stress in underground coal miners // Mutagenesis. 2017. № 32 (5). PP. 501-509. doi: 10.1093/mutage/ gex018.

Fenech M. The cytokinesis-block micronucleus technique: A detailed description of the method and its application to genotoxicity studies in human populations // Environmental Health Perspectives Supplements. 1993. № 285 (1). PP. 35-44. doi: 10.1289/ehp. 93101s3101.

Интелъ Ф.И. Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитах крови человека, культивируемых в условиях цитокинетического блока. Часть 2. Факторы среды и индивидуальные особенности в системе нестабильности генома человека. Дополнительные возможности теста. Методика проведения экспериментов и цитогенетического анализа // Экологическая генетика. 2006. Т. 4, № 4. С. 38-54.

Fenech M., Chang W.P., Kirsch-Volders M., Holland N., Bonassi S., Zeiger E. HUMN project: Detailed description of the scoring criteria for the cytokinesis-block micronucleus assay using isolated human lymphocyte cultures // Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2003. № 534 (1-2). PP. 65-75. doi: 10. 1016/S1383-5718(02)00249-8.

Titenko-Holland N., Jacob R.A., Shang N., Balaraman A., Smith M.T. Micronuclei in lymphocytes and exfoliated buccal cells of postmenopausal women with dietary changes in folate // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 1998. № 417 (2-3). PP. 101-114. doi: 10.1016/S1383-5718(98)00104-1.

Sinitsky M.Y., Minina V.I., Gafarov N.I., Asanov M.A., Larionov A.V., Ponasenko A.V., Volobaev V.P., Druzhinin V.G. Assessment of DNA damage in underground coal miners using the cytokinesis-block micronucleus assay in peripheral blood lymphocytes // Mutagenesis. 2016. № 31 (6). PP. 669-675. doi: 10.1093/mutage/gew038.

Celik M. Cytogenic damage in workers from a coal-fi red power plant // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2007. № 627 (2). PP. 158163. doi: 10.1016/j.mrgentox.2006.11.003.

Rohr P., Kvitko K., da Silva F.R., Menezes A.P., Porto C., Sarmento M., Decker N., Reyes J.M., Allgayer Mda C., Furtado T.C., Salvador M., Branco C., da Silva J. Genetic and oxidative damage of peripheral blood lymphocytes in workers with occupational exposure to coal // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2013. № 758 (1-2). PP. 23-31. doi: 10.1016/j.mrgentox.2013.08.006.

Heimers A. Chromosome aberration analysis in Concorde pilots // Mutation Research/ Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2000. № 467 (2). PP. 169-176. doi: 10.1016/S1383-5718(00)00032-2.

Fenech M. Cytokinesis-block micronucleus assay evolves into a «cytome» assay of chromosomal instability, mitotic dysfunction and cell death // Mutation Research/ Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2006. № 600 (1-2). PP. 5866. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2006.05.028.

Bonassi S., Ugolini D., Kirsch-Volders M., Stromberg U., Vermeulen R., Tucker J.D. Human population studies with cytogenetic biomarkers: Review of the literature and future prospectives // Environmental and Molecular Mutagenesis. 2005. № 45 (2-3). PP. 258-270. doi: 10.1002/em.20115.

Zhang J., Lu J.P., Zhang C., Zhou L.F., Ye Y.J., Sun P., Cheng Z.X., Xia Z.L. Polymorphism of XRCC1 and chromosome damage in workers occupationally exposed to benzene // Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2012. № 30 (6). PP. 423-427.

Dhillon V.S., Thomas P., Iarmarcovai G., Kirsch-Volders M., Bonassi S, Fenech M. Genetic polymorphisms of genes involved in DNA repair and metabolism influence micronucleus frequencies in human peripheral blood lymphocytes // Mutagenesis. 2011. № 26 (1). PP. 33-42. doi: 10.1093/mutage/geq076.

Bonassi S., Znaor A., Ceppi M., Lando C., Chang W.P., Holland N., Kirsch-Volders M., Zeiger E., Ban S., Barale R., Bigatti M.P., Bolognesi C., Cebulska-Wasilewska A., Fabianova E., Fucic A., Hagmar L., Joksic G., Martelli A., Migliore L., Mirkova E., Scarfi M.R., Zijno A., Norppa H., Fenech M. An increased micronucleus frequency in peripheral blood lymphocytes predicts the risk of cancer in humans // Carcinogenesis. 2007. № 28 (3). PP. 625-631. doi: 10.1093/carcin/bgl177.

O'Connor E., Vandrovcova J., Bugiardini E., Chelban V., Manole A., Davagnanam I., Wiethoff S., Pittman A., Lynch D.S., Efthymiou S., Marino S., Manzur A.Y., Roberts M., Hanna M.G., Houlden H., Matthews E., Wood N.W. Mutations in XRCC1 cause cerebellar ataxia and peripheral neuropathy // Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry. 2018. № 89 (11). PP. 1230-1232. doi: 10.1136/jnnp-2017-317581.

Zhang N., Ouyang Y., Chang J., Liu P., Tian X., Yu J. Pharmacogenetic association between XRCC1 polymorphisms and response to platinum-based chemotherapy in Asian patients with NSCLC: A meta-analysis // BioMed Research International. 2020. 3520764. doi: 10.1155/2020/3520764.

Tung C.L., Jian Y.J., Syu J.J., Wang T.J., Chang P.Y., Chen C.Y., Jian Y.T., Lin Y.W. Down-regulation of ERK1/2 and AKT-mediated X-ray repair cross-complement group 1 protein (XRCC1) expression by Hsp90 inhibition enhances the gefitinib-induced cytotoxicity in human lung cancer cells // Experimental Cell Research. 2015. № 334 (1). PP. 126-135. doi: 10.1016/j.yexcr.2015.01.016.

O'Driscoll M., Jeggo P.A. The role of double-strand break repair-insights from human genetics // Nature Reviews Genetic. 2006. № 7 (1). PP. 45-54. doi: 10.1038/nrg1746.

Liu N., Lamerdin J.E., Tebbs R.S., Schild D., Tucker J.D., Shen M.R., Brookman K.W., Siciliano M.J., Walter C.A., Fan W., Narayana L.S., Zhou Z.Q., Adamson A.W., Sorensen K.J., Chen D.J., Jones N.J., Thompson L.H. XRCC2 and XRCC3, new human Rad51-family members, promote chromosome stability and protect against DNA crosslinks and other damages // Molecular Cell. 1998. № 1 (6). Pp. 783-793. doi: 10.1016/ s1097-2765(00)80078-7.

Griffin C.S. Aneuploidy, centrosome activity and chromosome instability in cells deficient in homologous recombination repair // Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2002. № 504 (1-2). PP. 149-155. doi: 10.1016/S0027-5107(02)00088-X.

Chistiakov D.A. Ligase IV syndrome // Advances in Experimental Medicine and Biology. 2010. Vol. 685. PP. 175-185. doi: 10.1007/978-1-4419-6448-9_16.

Bertolini L.R., Bertolini M., Anderson G.B., Maga E.A., Madden K.R., Murray J.D. Transient depletion of Ku70 and XRCC4 by RNAi as a means to manipulate the nonhomologous end-joining pathway // Journal of Biotechnology. 2007. № 128 (2). PP. 246257. doi: 10.1016/jjbiotec.2006.10.003.

Goode E.L., Ulrich C.M., Potter J.D. Polymorphisms in DNA repair genes and associations with cancer risk // Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2002. № 11 (12). PP. 1513-1530.

Milic M., Rozgaj R., Kasuba V., Jazbec A.M., Starcevic B., Lyzbicki B., Ravegnini G., Zenesini C., Musti M., Hrelia P., Angelini S. Polymorphisms in DNA repair genes: Link with biomarkers of the CBMN cytome assay in hospital workers chronically exposed to low doses of ionising radiation // Archives of Industrial Hygiene and Toxicology. 2015. № 66 (2). PP. 109-120. doi: 10.1515/aiht-2015-66-2655.

Wang Q., Tan H.S., Zhang F., Sun Y., Feng N.N., Zhou L.F., Ye Y.J., Zhu Y.L., Li Y.L., Brandt-Rauf P.W., Shao H., Xia Z.L. Polymorphisms in BER and NER pathway genes: Effects on micronucleus frequencies among vinyl chloride-exposed workers in Northern China // Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2013. № 754 (1-2). PP. 7-14. doi: 10.1016/j.mrgentox.2013.03.007.

Mateuca R.A., Roelants M., Iarmarcovai G., Aka P.V., Godderis L., Tremp A., Bonassi S., Fenech M., Berge-Lefranc J.L., Kirsch-Volders M. hOGG1(326),XRCC1(399) and XRCC3(24\) polymorphisms influence micronucleus frequencies in human lymphocytes in vivo // Mutagenesis. 2008. № 23 (1). PP. 35-41. doi: 10.1093/mutage/gem040.