Эко-бюллетень ИнЭкААрхив№ 1 (84) > НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Возможности и область применения метода биоиндикации на клеточных культурах человека и животных

МИХАЙЛОВА Л. П.,
ИГНАТОВИЧ Н. В.,
АХРАМЕНКО Е. С.,
Научный Центр Клинической и Экспериментальной Медицины СО РАМН

В настоящее время, в период стремительно развивающихся техногенных, в широком смысле антропогенных загрязнений всего и вся, в том числе рабочих мест и мест проживания населения, особенно остро встают вопросы комплексного изучения экологии окружающей среды, первичной профилактики и лечения в промышленных экорайонах.

Отмечается высокий уровень «электромагнитного загрязнения окружающей среды» - терминология принятая ВОЗ. Здесь большое значение имеет искажение природных характеристик геомагнитного поля из-за широкого применения в быту и на производстве ферромагнитных соединений, обладающих экранирующим эффектом в отношении магнитного поля Земли. Особенно это отмечается в современном строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений, состоящих из железобетонных конструкций, обладающих экранирующим эффектом.

Современный городской житель проводит в таких условиях до 90 % времени, и у значительного количества лиц появляются разнообразные психовегетативные нарушения: ухудшение самочувствия, раздражительность, быстрая утомляемость и т. д. и т. п. Не исключено, что рост числа психовегетативных расстройств связан с преформацией природного фона электромагнитных полей.

Один из путей подходов к рассматриваемой проблеме с экологических позиций - это разработка и обоснование способов биоиндикации антропогенных воздействий на биосистемы и человека.

Возникает вопрос: что такое биоиндикация и почему ее надо применять в экологических исследованиях несмотря на наличие химических, физических и прочих анализов, проводящихся с использованием высокоточной аппаратуры?

Биоиндикация - это обнаружение биологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакции на них живых организмов и их сообществ - все это относится в полной мере ко всем видам антропогенных нагрузок - от экологических, фармакологических средств до психоэнергетического воздействия как на клетку, а также и на человека.

По литературным и нашим многолетним данным изучения состояния окружающей среды, не отрицая возможностей и необходимости аппаратурных методов контроля, экологи, и мы в том числе, пришли к выводу, что следует обратить особое внимание на преимущества, которыми обладают биоиндикаторы по сравнению с аппаратурными методами.

Существующие приборные (аппаратурные) методы позволяют установить химический состав и количество тех или иных химических соединений и/или наличие их следов в окружающей среде. Однако комплексное воздействие их (химических соединений) на биосистему и на человека, возможно определить только биоиндикатором, т. к. биосистема, в отличие от приборных методов, реагирует на очень слабые нагрузки (следы), кумулируя эти вещества. Результаты воздействия эффекта кумуляции слабых нагрузок часто наблюдается отнюдь не в виде острого отравления организма, а в виде различных патологических реакций организма человека, так, например, фенол может вызвать заболевание почек и т. д.

В настоящее время появилось большое количество работ по биоиндикации на клеточном, тканевом, организменном, популяционном, биоценотическом уровнях.

К биоиндикаторам относятся: клеточные культуры человека и животных, различные микроорганизмы, рачки (дафнии), моллюски, водоросли, планктон, рыбы, икра рыб, растения, жесткокрылые, дождевые черви. Все они позволяют определить загрязнения окружающей среды: воды, почвы, воздушного бассейна и т. д.

В условиях хронических антропогенных нагрузок эти индикаторы могут реагировать на относительно слабые нагрузки вследствие кумуляции дозы, они суммируют действие всех биологически важных антропофакторов в окружающей среде, включая ее загрязнения. Применение биоиндикаторов позволяет судить о токсичности любых синтезируемых человеком веществ для живой природы и человека, дают возможность контролировать действия этих токсикантов, позволяют определить техногенное воздействие аппаратуры, окружающей человека, экологическое состояние рабочего и жилого помещения.

Клеточные культуры животных и человека, как биоиндикатор, позволяют по целому ряду причин более эффективно - быстрее, гуманнее, дешевле, технически проще и т. д. (см. ниже), определять воздействие окружающей среды на биосистему, в том числе - аппаратурное воздействие на человека, и т. д.

В течение ряда лет мы занимаемся изучением поведения и жизнеспособности клеточного монослоя человека и животных в различных условиях воздействия на клетку. Разработанная нами методика биоиндикации на перевиваемой клеточной культуре человека и животных апробирована и широко используется нами в различных ситуациях по исследованию антропоэкологических воздействий на человека на Крайнем Севере (Диксон, Ямал, Норильск) и тяжелых экологических условиях - газовые промыслы Астрахани, металлургическое производство Магнитогорска. Изучались воздух, вода, почва, растения на фоне гелиогеофизической обстановки.

Методом биоиндикации на клеточных культурах нами определены зоны комфорта и дискомфорта в помещениях (по другой терминологии - геопатогенные и геоактивные зоны). Кроме того, накоплен опыт, позволяющий определять не только зоны дискомфорта, но и рекомендовать размещение оборудования, мебели в помещении и находить наилучшее взаимодействие человека с помещением и аппаратурой

Проведены исследования аппаратурных воздействий на клетку: влияние гипомагнитных условий в специальной камере, аппарата импульсного тока «СКЭНАР».

Чем обусловлен наш выбор клеточной культуры в качестве биоиндикатора?

Известные лабораторные методы исследования базируются на использовании животных (от мышей до приматов). Эти методы характеризуются большой трудоемкостью, необходимостью применения специальной аппаратуры, значительной дороговизной и длительностью по срокам исполнения

Кроме того, вызывает озабоченность этичность подобных исследований, так как в опытах подвергается страданиям и гибнет большое количество животных.

Метод биоиндикации с использованием клеточных культур с успехом может заменить опыты на лабораторных животных по следующим причинам:

  • дешевизна и доступность используемого материала, так как для выращивания клеточной культуры достаточно нескольких животных, и полученная клеточная линия может использоваться в течение длительного времени в отличие от биомониторинга, в котором гибнут десятки и сотни животных;
  • возможность быстрого получения результатов и возможность прижизненного наблюдения за моделью в течение всего эксперимента.

Полученные клеточные линии сохраняют высокую видовую, органную и тканевую специфичность в течение всего эксперимента, что позволяет проводить на них практически все эксперименты.

Преимущество биоиндикаторов, особенно млекопитающих, состоит в том, что они адекватно отражают состояние природной среды и в том, что механизм обменных процессов у них близок к человеку и здесь возможны корреляции.

Главное преимущество культивируемых клеток, которое полностью используется клеточными биологами, это возможность прижизненного наблюдения клеток с помощью микроскопа. Существенно, что при работе с культурами клеток в эксперименте используются здоровые клетки и то, что они сохраняют жизнеспособность в течение всего эксперимента.

Культуры клеток представляют собой гомогенную популяцию генетически однородных - клеток, растущих в постоянных условиях. Исследователь может изменять эти условия в определенных пределах, что позволяет ему оценивать влияние на рост клеток самых различных факторов - рН, температуры, концентрации аминокислот, витаминов, антропоэкологических факторов. Рост может быть оценен в течение короткого периода времени. Эти реальные преимущества по сравнению с исследованиями на целых животных ставят клеточные культуры как экспериментальную модель в один ряд с культурами микроорганизмов.

Поскольку клетки в культуре легко доступны для различных манипуляций, то при работе с ними радиоактивные предшественники, яды, гормоны, биостимуляторы, протекторы и т. д. могут быть введены в заданной концентрации и в течение заданного периода времени. Количество этих соединений может быть на порядок меньше, чем при эксперименте на животном. Исчезает опасность того, что исследуемое соединение метабилизируется печенью, кумулируется мышцами и экскретируется почками.

При использовании клеточных культур, как правило, бывает нетрудно установить, что при такой-то концентрации добавленное в культуру вещество находится в контакте с клетками в течение данного периода времени. Это обеспечивает получение реальных значений скорости включения или метаболизма исследуемых соединений. Метод биоиндикации на клеточной культуре соответствует мировому уровню, этот метод разрабатывается в США, Франции, Великобритании и других странах как экспресс-метод в токсикологии, фармакологии, косметологии.

В наших экспериментах модель биоиндикации используется как экспресс- метод. Определить цитотоксичность агента - значит оценить его способность убивать клетки или изменять резко их метаболизм.

Наши исследования поведения клеточной культуры в гипомагнитных условиях (клетки помещены в ферромагнитный экран ) однозначно показали, что клетки реагируют на физическое воздействие. Данный эксперимент является, по сути экспериментом для выяснения наличия влияния какой-либо аппаратуры на клетку. Исследования по воздействию импульсного тока определенного напряжения в экспериментах с аппаратом «СКЭНАР» на клеточную культуру вновь показали возможности биоиндикатора: благодаря биодетектору можно определить длительность воздействия аппарата, режим воздействия аппарата и т. д. Таким образом, накопленные данные по результатам исследований воздействий аппаратуры на клеточную культуру позволяют нам рассматривать метод биоиндикации на клеточных культурах как перспективный экспресс - метод при изучении воздействия аппаратуры на клетку и, априорно, на человека.

Наш метод биоиндикации на клеточной культуре применен нами для выявления психоэнергетических возможностей человека при отборе народных целителей (экстрасенсов). Нами отработана специальная программа для отбора экстрасенсов. Данные исследования проводились нами с 1995 по 1999 г.г. по заданию комитета по лицензированию и аккредитации фармакологических средств, медицинско - технической деятельности при Департаменте социальной политики Новосибирской области. Программа отбора утверждена указанным Департаментом.

Метод биоиндикации на клеточных культурах интересует многих зарубежных исследователей в области токсикологии и фармакологии в таких странах, как США. Италия, Великобритания и др.

БИБЛИОГРАФИЯ:

  1. Щербань Э. П. Экспериментальная оценка токсичности дунайской воды для DAPHNIA MAGNA STRAUS. Гидробиол. ж„ 1982, вып. 18, № 2.
  2. Вибрицкас Ю., Астраускас А., Лукшене Д., Мисюне Д. Экологические аспекты исследований водоемов-охладителей АЭС.- М. ИМЭМЭЖ АН СССР, 1983 г.
  3. Рябов И.Н. Первый международный семинар «Методы биоиндикации среды в районах атомных станций».- Энергия, 1985.- № 3.
  4. Пентл Р. Методы системного анализа окружающей среды.- М. Мир, 1979 г.
  5. Роль цитологии в формировании и развитии общебиологических проблем. М., Наука, 1988 г.
  6. Принципы выбора тест-объекта и тест-показателя при биоиндикации и биотестировании сточных и природных вод. Зарубин С. Л. и др. Биологические исследования в Ярославском Гос. Университете.- Ярославль, 1997.- С. 62-65.
  7. Биоиндикация в лесных массивах - концепция, практика, перспективы. Tausz M. Phyton, 1996 -36.- № 3.- С. 7-14.
  8. Применение наземных моллюсков для оценки загрязнений территории г. Уфы Курамшина М. Г. и др.// Сборник Мед. Труда научных работ пром. экологии, 1997.- № 12.- С. 13-15.
  9. Использование растений в качестве биомониторов. Кузнецов Н. В.// Сборник научных работ ВГПЦ.- 1997.- № 5.- С. 224-234.
  10. Земноводные как биоиндикаторы загрязнения окружающей среды. Леонтьева О. А. и др. //Международная Конференция «ЭКВАТЭК-96».- М., 1996.- С. 64.

и др.

 
ПОИСК ПО САЙТУ
© 2001-2017 ООО «ИнЭкА-консалтинг»
Контакты ИнЭкА:
+7 3843 720575
720579
720580
ineca@ineca.ru
создание сайтов