Ocena toksyczności i genotoksyczności zanieczyszczeń metodami biologicznymi
Szacuje się, że znanych jest obecnie ponad 4 mln związków chemicznych. Z tego ok. 60000 związków jest w powszechnym użyciu. Ciągle produkowane są nowe substancje a wiele z nich ma właściwości mutagenne. Część tych związków posiada taką budowę chemiczną, która nadaje im właściwości oddziaływania wprost z materiałem genetycznym komórki i powodowanie zmian w jego strukturze. Określa się je mianem mutagenów bezpośrednich. Należą tu głównie związki alkilujące (przyłączające do zasad nukleotydowych grupy metylowe - CH3 bądź etylowe - C2H5). Przykładem może być iperyt, czyli gaz musztardowy (bojowy środek parzący) albo związki epoksydowe, wchodzące w skład wielu lakierów i klejów.
Inne związki są nieaktywne biologicznie i dopiero po dostaniu się do organizmu są przekształcane w związki mutagenne. Określa się je mianem mutagenów pośrednich lub promutagenów. Zdolność uaktywniania promutagenów, które dostały się do organizmu, posiada wiele tkanek i narządów (łożysko, nerka, płuco, nabłonek przewodu pokarmowego), jednak najważniejszym narządem biorącym udział w metabolizmie tych związków jest wątroba. Narząd ten za pomocą enzymów z grupy oksydaz potrafi metabolizować każdą niemal obcą substancję, powodując jej detoksykację, czyli pozbawienie właściwości toksycznych. W toku tego procesu nieaktywne promutageny przechodzą w wysoce reaktywne metabolity, których naturalnym dalszym losem jest chemiczne sprzężenie z obojętnymi składnikami (np. kwasami żółciowymi czy kwasem glukuronowym), a następnie wydalenie takich kompleksów z moczem lub kałem. Jednak w tym procesie odtruwania część reaktywnych metabolitów może zboczyć z naturalnej drogi przemian i wejść w reakcje z materiałem genetycznym powodując mutacje.
Do najbardziej znanych promutagenów należą: policykliczne węglowodory aromatyczne (np. benzo(a)piren), aflatoksyna (silna trucizna produkowana przez żółtą pleśń Aspergillus flavus), CCl4, chlorek winylu i inne.
Niektóre mutageny mogą działać zarówno bezpośrednio jak i po aktywacji. Przykładem mogą być jony metali np. Cr. Istnieje wyraźna zależność między zdolnością do wywoływania mutacji a potencjałem rakotwórczym danej substancji. Można przyjąć, że substancje lub czynniki, które wykazują właściwości mutagenne, są jednocześnie potencjalnymi substancjami (czynnikami) kancerogennymi czyli rakotwórczymi. Często oba pojęcia (mutageny, kancerogeny) używa się zamiennie. Istotą bowiem przemiany prawidłowych komórek w komórki nowotworowe, czyli transformacji nowotworowej, jest zmiana w aparacie genetycznym normalnej komórki, zwłaszcza w obrębie tzw. onkogenów, która daje komórkom możliwość niekontrolowanych podziałów.
Wobec wzrastającej liczby różnorodnych związków chemicznych, które dostają się do środowiska, istnieje konieczność badań pod kątem ich właściwości mutagennych/kancerogennych. Służą do tego testy biologiczne.
(…)
… Salmonella typhimurium. Bakteria ta w naturze wywołuje choroby zakaźne i zwierząt i zatrucia pokarmowe u człowieka. Szczególnie często jest przyczyną zatruć po spożyciu jaj (zwłaszcza kaczych).
Szczepy używane w teście są zmutowane w kilku miejscach genomu i mają obniżoną zjadliwość (zdolność do wywoływania chorób). Przede wszystkim, w wyniku mutacji w jednym z genów odpowiedzialnych za produkcję histydyny, zostały one pozbawione zdolności do syntezy tego aminokwasu, którą posiadają szczepy nie zmutowane (tzw. dzikie). Dlatego nie mogą rosnąć na podłożu bez histydyny (są histydynozależne, his-). Jednak pod wpływem czynnika mutagennego jakim może okazać się badany związek, bakterie te mogą ulec mutacji powrotnej (rewersji), która przywróci im pierwotną zdolność do syntezy aminokwasu (his+) i umożliwi wzrost na podłożu pozbawionym tego związku (bakterie zsyntetyzują go z glukozy obecnej w pożywce). Dlatego wzrost szczepów testowych w obecności związku badanego, na podłożu bez histydyny, świadczy o mutagennym działaniu tego związku.
Mutacja powstaje zwykle w trakcie replikacji DNA, towarzyszącej podziałom komórkowym. Stąd aby badana próbka mogła spowodować mutację, niezbędna jest jednak śladowa ilość histydyny w podłożu, umożliwiająca bakteriom wykonanie kilku podziałów. Efektem tego ograniczonego wzrostu jest powstanie murawy utworzonej przez ledwo widoczne gołym okiem kolonie. Z powodu wyczerpania histydyny, dalej rosnąć mogą tylko komórki, w których zaszła rewersja (mutanty his+). One właśnie utworzą wyraźnie widoczne, możliwe do policzenia kolonie. Im silniej mutagennie będzie działać badany związek…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)