Параметры микроядерного теста как биомаркеры генотоксичности в связи с индивидуальными вариантами генов GSTP1, GSTM1, GSTT1, NAT2, CYP1A1 у работников угольных теплоэлектростанций

Введение. Выбросы угольных теплоэлектростанций могут оказывать угнетающее воздействие как на окружающую среду, так и здоровье работников. При этом роль генетической изменчивости в индивидуальной чувствительности к факторам производственной среды угольных теплоэлектростанций недостаточно изучена.

Цель: провести анализ цитогенетических нарушений в связи с генетическим полиморфизмом у работников угольных теплоэлектростанций.

Методы. В работе произведена оценка цитогенетических нарушений, выявляемых при микроядерном тесте в лимфоцитах, в связи с полиморфными вариантами генов GSTP1 rs1138272, GSTM1 (del), GSTT1 (del), NAT2 rs1799929 и CYP1A1 rs4646903 у 455 работников угольных теплоэлектростанций г. Кемерово и 533 несвязанных с производством жителей того же региона.

Результаты. Установлено повышение частоты микроядер, нуклеоплазменных мостов, протрузий, клеток в апоптозе, а также уменьшение частоты клеток в митозе у работников угольных теплостанций по сравнению с контролем. Выявлено влияние минорного варианта гена NAT2 rs1799929 и делеций GSTT1, GSTM1 на уровень микроядер и протрузий в клетках крови работников угольных теплоэлектростанций.

Выводы. Полученные данные позволяют определить NAT2 rs1799929, делеции GSTT1 и GSTM1 в качестве биомаркеров генотоксического риска у лиц, выполняющих основные производственные операции на угольном производстве.

1. Крылов Д.А. Негативное влияние элементов-примесей от угольных ТЭС на окружающую среду и здоровье людей. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;12:77-87.

2. Su X., Ding R., Zhuang X. Characteristics of Dust in Coal Mines in Central North China and Its Research Significance. ACS Omega. 2020;15(16):9233-9250. doi: 10.1021/acsomega.0c00078.

3. Vig N., Ravindra K., Mor S. Environmental impacts of Indian coal thermal power plants and associated human health risk to the nearby residential communities: A potential review. Chemosphere. 2023;341:140103. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.140103.

4. Vanka K.S., Shukla S., Gomez H.M., et al. Understanding the pathogenesis of occupational coal and silica dust-associated lung disease. Eur Respir Rev. 2022;31(165):210250. doi: 10.1183/16000617.0250-2021.

5. Захаренков В.В., Кислицына В.В. Оценка риска нарушения здоровья работников угольной теплоэлектростанции от воздействия производственных факторов. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014;1-2:168-170.

6. Панаиотти Е.А., Данилов И.П., Суржиков Д.В. Оценка риска возникновения заболеваний от воздействия общей вибрации у работников турбинных цехов тепловых электростанций. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2012;5-2:90-93.

7. Бухтияров И.В., Зибарев Е.В., Вострикова С.М., и др. Современное состояние условий труда в угольных шахтах России. Медицина труда и промышленная экология. 2023;63(6):348-358. doi: 10.31089/1026-9428-2023-63-6-348-358.

8. Sommer S., Buraczewska I., Kruszewski L.M.. Micronucleus Assay: The State of Art, and Future Directions. Int J Mol Sci. 2020;21(4):1534. doi: 10.3390/ijms21041534.

9. Rincón G., Sánchez C. Short Assay Design for Micronucleus Detection in Human Lymphocytes. Biomed Res Int. 2021;2021:2322257. doi: 10.1155/2021/2322257.

10. Kargar Shouroki F., Neghab M., Mozdarani H., et al. Genotoxicity of inhalational anesthetics and its relationship with the polymorphisms of GSTT1, GSTM1, and GSTP1 genes. Environ Sci Pollut Res Int. 2019;26(4):3530-3541. doi: 10.1007/s11356-018-3859-0.

11. Cheng X., Zhang T., Zhao J., et al. The association between genetic damage in peripheral blood lymphocytes and polymorphisms of three glutathione S-transferases in Chinese workers exposed to 1,3-butadiene. Mutat Res. 2013;750(1-2):139-146. doi: 10.1016/j.mrgentox.2012.10.008.

12. Lin C.Y., Wu J.L., Shih T.S., et al. Glutathione S-transferase M1, T1, and P1 polymorphisms as susceptibility factors for noise-induced temporary threshold shift. Hear Res. 2009;257(1-2):8-15. doi: 10.1016/j.heares.2009.07.008.

13. Li X., He X., Chen S., et al. The genotoxicity potential of luteolin is enhanced by CYP1A1 and CYP1A2 in human lymphoblastoid TK6 cells. Toxicol Lett. 2021;344:58-68. doi: 10.1016/j.toxlet.2021.03.006.

14. Habil M.R., Salazar-González R.A., Doll M.A., Hein D.W. Effect of N-acetyltransferase 2 genetic polymorphism on 4,4’-methylenebis(2-chloroaniline)-induced genotoxicity and oxidative stress. Arch Toxicol. 2023;97(6):1773-1781. doi: 10.1007/s00204-023-03508-1.

15. Марущак А.В., Минин А.В. Анализ цитогенетических нарушений у жителей промышленного региона в связи с работой на угольных теплоэлектростанциях. Экологическая генетика. 2024;22(4):383-397. doi: 10.17816/ecogen636243.

16. Fenech M., Chang W.P., Kirsch-Volders M., et al. HUMN project: detailed description of the scoring criteria for the cytokinesis-block micronucleus assay using isolated human lymphocyte cultures. Mutat Res. 2003;534(1-2):65-75. doi: 10.1016/S1383-5718(02)00249-8.

17. Norppa H. Cytogenetic biomarkers and genetic polymorphisms. Toxicol Lett. 2004;149(1-3):309-334. doi: 10.1016/j.toxlet.2003.12.042.

18. Iarmarcovai G., Sari-Minodier I., Orsière T., et al. A combined analysis of XRCC1, XRCC3, GSTM1 and GSTT1 polymorphisms and centromere content of micronuclei in welders. Mutagenesis. 2006;21(2):159-165. doi: 10.1093/mutage/gel010.

19. Giri S.K., Yadav A., Kumar A., et al. CYP1A1 gene polymorphisms: modulator of genetic damage in coal-tar workers. Asian Pac J Cancer Prev. 2012;13(7):3409-3416. doi: 10.7314/apjcp.2012.13.7.3409.

20. Sailaja K., Surekha D., Rao D.N., et al. Association of the GSTP1 gene (Ile105Val) polymorphism with chronic myeloid leukemia. Asian Pac J Cancer Prev. 2010;11(2):461-464.

21. Rostami G., Assad D., Ghadyani F., et al. Influence of glutathione S-transferases (GSTM1, GSTT1, and GSTP1) genetic polymorphisms and smoking on susceptibility risk of chronic myeloid leukemia and treatment response. Mol Genet Genomic Med. 2019;7(7):e00717. doi: 10.1002/mgg3.717.

22. Bajpai P., Tripathi A.K., Agrawal D. Increased frequencies of glutathione-S-transferase (GSTM1 and GSTT1) null genotypes in Indian patients with chronic myeloid leukemia. Leuk Res. 2007;31(10):1359-1363. doi: 10.1016/j.leukres.2007.02.003.

23. Silva Mdo C., Gaspar J., Duarte Silva I., et al. GSTM1, GSTT1, and GSTP1 genotypes and the genotoxicity of hydroquinone in human lymphocytes. Environ Mol Mutagen. 2004;43(4):258-264. doi: 10.1002/em.20015.

24. Eshkoor S.A., Ismail P., Rahman S.A., Moin S. Does GSTP1 polymorphism contribute to genetic damage caused by ageing and occupational exposure? Arh Hig Rada Toksikol. 2011;62(4):291-298. doi: 10.2478/10004-1254-62-2011-2088.

25. Ada A.O., Demiroglu C., Yilmazer M., et al. Cytogenetic damage in Turkish coke oven workers exposed to polycyclic aromatic hydrocarbons: Association with CYP1A1, CYP1B1, EPHX1, GSTM1, GSTT1, and GSTP1 gene polymorphisms. Arh Hig Rada Toksikol. 2013;64(3):359-369. doi: 10.2478/10004-1254-64-2013-2328.

26. Tumer T.B., Savranoglu S., Atmaca P., et al. Modulatory role of GSTM1 null genotype on the frequency of micronuclei in pesticideexposed agricultural workers. Toxicol Ind Health. 2016;32(12):19421951. doi: 10.1177/0748233715599876.

27. Van Delft J.H., Steenwinkel M.S., van Asten J.G., et al. Biological monitoring the exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons of coke oven workers in relation to smoking and genetic polymorphisms for GSTM1 and GSTT1. Ann Occup Hyg. 2001;45(5):395-408.

28. Nakai T., Sakai D., Nakamura Y., et al. Association of NAT2 genetic polymorphism with the efficacy of Neurotropin® for the enhancement of aggrecan gene expression in nucleus pulposus cells: a pilot study. BMC Med Genomics. 2021;14(1):79. doi: 10.1186/s12920-021-00926-x.

29. Agúndez J.A. Polymorphisms of human N-acetyltransferases and cancer risk. Curr Drug Metab. 2008;9(6):520-531. doi: 10.2174/138920008784892083.

30. Sabbagh A., Darlu P., Crouau-Roy B., Poloni E.S. Arylamine N-acetyltransferase 2 (NAT2) genetic diversity and traditional subsistence: a worldwide population survey. PLoS One. 2011;6(4):e18507. doi: 10.1371/journal.pone.0018507.

31. Gajecka M., Rydzanicz M., Jaskula-Sztul R., et al. CYP1A1, CYP2D6, CYP2E1, NAT2, GSTM1 and GSTT1 polymorphisms or their combinations are associated with the increased risk of the laryngeal squamous cell carcinoma. Mutat Res. 2005;574(1-2):112-123. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2005.01.027.