Специфичность и особенности химического мутагенеза.

Приоритет открытия большинства известных в настоящее время мутагенов, в том числе и наиболее эффективных, широко используемых во всем мире, - формальдегида, уретана, этиленимина, окиси этилена, диэтилсульфата, диметилсульфата - принадлежит советскому генетику И.А. Рапопорту.

Исследования показали, что химические мутагены на несколько порядков превышают активность радиации, часто обладают значительно более специфическими и более тонким действием на клетку (Рапопорт И.А, 1966).

В настоящее время список химических мутагенов насчитывает десятки веществ по числу главных функциональных центров и десятки в расчете на их производные, вместе с тем накапливаются новые сведения о тонкостях действия мутагенов, поэтому систематика их основанная на особенностях химического строения, взаимодействия с генетическим материалом, своеобразия биологического эффекта, представляет определенные трудности.

В классификации, которая нашла наиболее широкое распространение, различают пять основных групп мутагенов:

1. ингибиторы синтеза предшественников нуклеиновых кислот.

2. аналоги азотистых оснований.

3. алкилирующие соединения (из всех обнаруженных на сегодняшний день мутагенов они считаются наиболее сильными).

4. окислители, восстановители, свободные радикалы.

5. акридиновые красители.

Вредное генетическое действие химических препаратов трудноуловимо -попытки оценить генетическую опасность химических веществ, находящихся в окружающей среде, наталкиваются на очень серьезные трудности.

Бесчисленное множество химических мутагенов по разному взаимодействуют с молекулой ДНК. Спектры их биологического действия различны. Хотя и обнаруживают частичное перекрывание (Фогель, 1990).

Химические мутагены проходят через метаболистическую систему организма и самыми непредсказуемыми путями превращаются в другие соединения. При этом они могут потерять свою мутагенную активность, а могут приобрести такие мутагенные свойства, которые отсутствовали у исходного соединения. Особую опасность представляют не мутагенные химические вещества, которые, включившись в метаболизм, превращаются в мутагены. Другие трудности связаны с поглощением, распределением по разным системам органов и выделением, или если выделение не возможно, накоплением этих веществ (Ауэрбах, 1978).

Химические мутагены могут проявлять узкую специфичность в отношении организмов и даже клеток одного и того же организма (впервые идея о специфичности действия мутагенов была сформулирована И.А. Рапопортом).

Химические агенты, которые мутагены для тест - объекта, не обязательно окажутся мутагенными для человека. И наоборот, вещества, не вызывающие мутации в контрольных опытах, могут вызывать их после метаболистических превращений (Ауэрбах, 1978).

Обязательно надо учитывать комбинированное действие мутагенов (это не просто суммарный эффект в их действии). Иногда при комбинированном действии наблюдали изменение спектра мутаций, причем каждый мутаген в отдельности не обладал способности к индукции мутаций определенного типа (Засухин, 1971).

Другая трудность связана с кривыми доза - эффект. Для химических мутагенов, действующих внутри клетки или организма, кривые доза - эффект не выражают линейной зависимости; они могут иметь резкий подъем или быть более пологими, а иногда бывают двух- или полифазными. Для мутагенного действия некоторых химических веществ характерно наличие порога при концентрации ниже некоторой определенной величины они не вызывают мутаций (Ауэрбах, 1978). До сих пор не выяснена специфика действия малых и острых доз. Имеются данные, что малые дозы в пересчете на единицу энергии более эффективны в сравнении с острыми дозами (Дубинин, 1986).

Хромосомные аберрации, индуцированные химическими факторами возникают почти исключительно в S - фазе независимо от того, на какой стадии цикла клетка подвергалась воздействию. Т.е. большинство аберраций будут хроматидного типа (Руководство по изучению генетических эффектов в популяции человека, 1989), хотя для общей гипотезы и имеются исключения (Evans Vijaylaxmi, 1980; Beston Gooch, 1981). Разрывы локализуются главным образом в гетерохроматиновых районах (Прокофьева-Бельговская, 1986).