Методические основы скрининга ожидаемых вызовов населению загрязненных СОЗ/диоксинами территорий: биомониторинг водных объектовНИР

-

Соисполнители НИР

Центр безопасности биосистем Соисполнитель

Источник финансирования НИР

грант РГНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 4 апреля 2014 г.-31 декабря 2014 г. Методические основы скрилинга ожидаемых вызовов населению загрязненных СОЗ/диоксинами территорий: биомониторинг водных объектов
Результаты этапа: - Впервые создана база данных (БД) «Загрязненность полихлорированными дибензо-p-диоксинами (ПХДД) и дибензофуранами (ПХДФ) сред (почвы, донные отложения), живых организмов (мясо рыбы, птицы, свиней, крупного рогатого скота), продуктов питания и человека (кровь, материнское молоко, плацента) во Вьетнаме». Она состоит из клиентского и серверного блоков, содержит результаты измерения СОЗ/диоксинов и данные о факторах, влияющих на параметры и результаты этих измерений. Модель БД позволяет решать научно-практические задачи в области ранжирования загрязненных СОЗ/диоксинами территорий и объектов окружающей среды по параметрам ожидаемого вклада содержащихся в них загрязняющих веществ в значения экспозиции живых организмов; изучать связи параметров экспозиции с проявлениями интоксикации; классифицировать пробы по географическим, экологическим, медико-биологическим и социально-экономическим параметрам. Результаты исследования обобщены в заявке (№ 15925/0203/ПО), принятой к рассмотрению Федеральной службой по интеллектуальной собственности (Роспатент). - В качестве ключевого фактора негативного влияния загрязнённой СОЗ/диоксинами среды на показатели общественного здоровья выделена так называемая «диоксиновая патология» (ДП). Потери качества благополучной жизни только от ее обратимых форм, возникающих в отдалённый период времени от начала экспозиции, могут быть на уровне 1,0÷1,4 лет за каждые 10 лет, прожитых на загрязненных СОЗ/диоксинами территориях. ДП это совокупность патологических состояний от достаточно специфических проявлений в виде поражений кожных покровов или онкологических заболеваний до разнообразных патологических состояний со стороны различных органов и систем организма человека. У млекопитающих и рыб ключевые звенья патогенеза интоксикации СОЗ/диоксинами и механизмы формирования патологических состояний, возникающих в ответ на их экспозицию, хорошо сопоставимы с ДП. Его начальным звеном являются изменения экспрессии генов и/или регуляции активности внутриклеточных белков, ассоциированные с ними изменения и нарушения естественных программ жизнедеятельности и жизнеобеспечения клеток, а в конечном итоге регистрируются проявлениями повышенной восприимчивости к негативным воздействиям не только потребленных организмом токсических веществ, но и обычных факторов среды. ДП может усугубляться генетической предрасположенностью к таким воздействиям. Максимального ответа на экспозицию СОЗ/диоксинов следует ожидать в тканях и органах, клетки которых находятся в состоянии повышенной активности – например, в эмбриональный, перинатальный и постнатальный периоды развития, при воспалении. Для ДП типичны длительный латентный период, который у человека может продолжаться даже годы после контакта с СОЗ/диоксинами, а также устойчивые причинные связи с острыми или хроническими воздействиями этих веществ. - Впервые оценены взаимосвязи между параметрами загрязненности основных матриц наземных и водных экосистем Вьетнама по содержанию в них самого токсичного среди СОЗ/диоксинов – ТХДД. Образцы проб отбирали на загрязненных СОЗ/диоксинами территориях (приложение, табл. 1). Более высокие значения этих соотношений в системе «донные отложения - рыба» по сравнению с системой «почвы - млекопитающие» указывают на активное потребление этих веществ рыбами. Эти различия объяснимы особенностями механизмов накопления СОЗ/диоксинов в донных отложениях, активным их транспортом водной средой, относительным постоянством биотопов водных экосистем и, как следствие, благоприятными условиями для потребления, кумуляции и биоаккумуляции загрязнителей в условиях хронической экспозиции. Без таких индикаторов особой активности потребления и накопления СОЗ/диоксинов живыми организмами, возникающей только при хронической экспозиции, прогнозировать появление в окружающей среде опасных для здоровья человека факторов нельзя. Поэтому они востребованы методикой скрининга стабильности загрязненной СОЗ/диоксинами окружающей среды и оценки ее безопасности для человека. - Впервые с привлечением данных и методов молекулярной токсикологии проанализированы ассоциации между показателями хронической интоксикации СОЗ/диоксинами организма человека и разных видов рыб: уровень диоксинового рецептора; генов биотрансформации и метаболизма ксенобиотиков; передачи внутриклеточных сигналов, участвующих в процессах роста и развития; жизнедеятельности и жизнеобеспечения клеток; патологические состояния. Рассмотрены свидетельства наличия у млекопитающих и рыб сопоставимых по механизмам действия ключевых рецепторов начального токсического действия диоксинов, вызываемых ими патологических состояний, а также опыт использования живых организмов в токсикометрии СОЗ/диоксинов. Обосновано применение организмов-обитателей загрязнённой СОЗ/диоксинами территории, в частности рыб, для оценки вредоносного действия локальных факторов и опасности такой среды обитания по биомаркерным параметрам, получаемым методами оценки цитогенетического статуса и морфометрии. Особенно важно это использовать на этапе скрининга стабильности показателей качества загрязненной СОЗ/диоксинами среды путем оценки безопасности ее факторов для живых организмов (приложение, табл. 2; Левенкова Е.С. "О необходимости учета данных по микроэволюции видов мелких млекопитающих при эколого-генетических исследованиях" /Мат. межд. конф. "Биоразнообразие и устойчивость живых систем". Белгород: БелГУ, 2014. С. 165-166. Текст публикации (при поддержке гранта) в ПДФ-файле на стр. автора и в распечатанных материалах). - Обобщены данные по особенностям механизмов экотоксикокинетики и биоаккумуляции СОЗ/диоксинов в системе «донные отложения - рыба» водоемов замкнутого и речного типа. Показано, что наибольшее накопление этих веществ можно ожидать в водоёмах замкнутого типа. Показатели видового разнообразия этих водоемов позволяют оценить вклад процессов экотоксикокинетики и биоаккумуляции в механизмы и активность потребления и накопления СОЗ/диоксинов при хронической экспозиции организмов. Последующий химический анализ проб из системы «донные отложения - рыба» позволяет определить перечень приоритетных загрязняющих веществ, способных вызывать интоксикацию. Установлено, что межсредовой массоперенос СОЗ/диоксинов и их накопление во вторично загрязненных средах отражают параметры содержания этих веществ в объектах окружающей среды. - Обосновано, что скрининг стабильности безопасного состояния для населения факторов загрязненной СОЗ/диоксинами среды призван отражать ожидаемые риски возникновения диоксиновой патологии у индивидуумов при максимально возможном ожидаемом уровне их экспозиции реально существующим набором факторов среды. Такие многофакторные воздействия можно оценивать только по интегральным показателям. Созданный нами интегральный показатель опасности среды, загрязненной СОЗ/диоксинами включает химические, экологические, временные и токсикологические параметры. Для их получения разработан оригинальный алгоритм методов и приемов, включающий: а) расчёт уровней эмиссии CОЗ/диоксинов различными источниками; б) построение концептуальной модели межсредового массопереноса CОЗ/диоксинов от источника в окружающую человека среду; в) оценки локальной экотоксикологической ситуации путем изучения взаимосвязей уровней загрязненности СОЗ/диоксинами в системах «окружающая среда – наземные животные» и «донные отложения - рыба»; г) идентификацию загрязняющих веществ (в первую очередь ТХДД), способных вызывать у организмов-обитателей последствия интоксикации, сопоставимые по механизмам развития с ДП; д) изучения проявлений интоксикации у обитателей водных объектов по маркерным параметрам. Такой алгоритм позволяет оценивать опасность всей совокупности локальных факторов путем выявления и характеристики у живых организмов последствий такой экспозиции неопределенно долгое время, а также диагностики связанных с экспозицией индивидуальных и видовых проявлений, в целом характерных для ДП.
2 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Методические основы скрилинга ожидаемых вызовов населению загрязненных СОЗ/диоксинами территорий: биомониторинг водных объектов
Результаты этапа:
3 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Методические основы скрилинга ожидаемых вызовов населению загрязненных СОЗ/диоксинами территорий: биомониторинг водных объектов
Результаты этапа: Изучали особенности состояние животных (серебряный карась Carassius auratus gibelio; малая лесная мышь Sylvaemus uralensis; рыжая полевка Clethrionomys glareolus) из биотопов вблизи полигона ТОПиП Саларьево (ПС) во взаимосвязи с показателями содержания диоксинов в естественной среде обитания организмов (почвы, донные отложения) и их тканях. Экотоксикологическую ситуацию характеризовали высокие уровни содержания диоксинов в средах. В образцах почв суммарные значения интегрального показателя токсичности (показатель токсический эквивалентности) для этих веществ в 38,1 раза превысили значения ПДК (для почв = 0,33 нг/кг). По убывающему градиенту этого показателя среды располагались: почвы ≥ снег ≥ донные отложения. Все среды содержали самый токсичный для животных конгенер диоксинов 2,3,7,8 тетрахлордибензо-п-диоксин(ТХДД). По загрязнению сред этим веществом порядок их расположения стал следующим: почвы ≥ донные отложения ≥ снег. При этом концентрации ТХДД в донных отложениях в 2 раза превышали уровень содержания этого вещества в пробах снега (0,7 пг/г против 0,3 пг/г), тогда как по показателю токсического эквивалента различия между этими средами были небольшими (3,6 пг/г против 4,6 пг/г). Процесс активного поступления диоксинов из среды и накопления в организмах отражал высокий уровень содержания этих веществ в тканях рыб и мышевидных грызунов. Цитогенетический анализ эритроцитов карасей продемонстрировал присутствие клеток с микроядрами, разрыхлением хроматина, вакуолями и другими аномалиями ядра. Нарушения развития сеголеток проявились морфологическими аномалиями строения и изменениями морфометрических показателей, присутствием среди обследованной выборки особей с редукцией жаберной крышки и аномалиями форм головы. У двухлеток морфологических аномалий строения не выявлено. Свидетельством нарушения развития рыб стала выраженная мозаичность значений коэффициента упитанности. У мышевидных грызунов диагностированы цитогенетические отклонения в клетках костного мозга. При анализе ядер на стадии метафазы у малых лесных мышей суммарная доля анеуплоидии и аберраций отдельных хромосом оказалась на уровне выше референсных значений, обнаружены единичные полиплоидные клетки. Выполнена верификация показателей патологических процессов и состояний у обследованных видов животных относительно обоснованных нами в 2016г эффектов хронического вредного действия малых доз диоксинов на население территорий экоцида во Вьетнам. Установлена их сопоставимость в отношение отмеченных ранее особенности состояние животных и, в первую очередь, цитогенетического статуса, нарушений развития и репродуктивной функции. Полученные данные наглядно иллюстрируют: 1. Реальную возможность использовать животных из биотопов вблизи полигонов ТОПиП для создания экологических показателей скрининговой оценки риска здоровью населения малых концентраций диоксинов, загрязняющих среду; 2. Получены твердые методические основания считать, что текущее состояние окружающей среды на территориях городских поселений, расположенного вблизи полигонов ТОПиП «Саларьево» можно оценивать, как потенциально опасное для здоровья местного населения.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".