Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Молекулярные механизмы передачи генетической информации
Еще о генах: репарация, мутации, рекомбинация и клонирование
Многие мутагены вызывают рак

Статистические данные убедительно свидетельствуют о том, что продолжительное воздействие на человека определенных химических агентов (особенно если он ежедневно имеет с ними дело на работе) приводит к увеличению заболеваемости специфическими формами рака. Например, среди рабочих химической промышленности, использующих или производящих нафтиламины, гораздо чаще, чем в других группах населения, встречается рак мочевого музыря. Действительно, было подсчитано, что до 90% заболеваний раком у человека обусловлено действием вредных химических и физических агентов, способствующих трансформации нормальной клетки в злокачественную. По этой причине многие высказывают беспокойство по поводу возможного канцерогенного эффекта промышленных химических соединений, пищевых добавок, автомобильных выхлопных тазов, красителей, специй, лекарственных препаратов, косметических средств и прочих химических веществ, с которыми мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни. В настоящее время предпринимается много усилий, чтобы оценить возможную канцерогенность перечисленных выше агентов. Задача эта трудная, ибо подсчитано, что сейчас для получения множества различных продуктов используется по меньшей мере 50000 химических соединений. И каждый год их число возрастает на 1000 и больше. Следует при этом иметь в виду, что проверка токсичности и канцерогенности только одного химического соединения на экспериментальных животных занимает 2-3 года и стоит около 100000 долл. Таким образом, проверку на животных канцерогенного эффекта всех химических агентов, воздействию которых человек подвергается все в большей степени, осуществить практически невозможно.

Простой тест на канцерогенность предложили Брюс Эймс и его сотрудники из Калифорнийского университета. Затраты на него невелики, и выполнить его можно менее чем за день. В основе предложенного теста лежит предположение, что канцерогенные агенты являются одновременно и мутагенами. Для теста используется ауксотрофный по гистидину мутант широко распространенной бактерии Salmonella typhimurium. Этот мутант не способен синтезировать гистидин из-за генетического нарушения одного из ферментов пути биосинтеза этой аминокислоты. Однако время от времени в таком ауксотрофном по гистидину мутанте самопроизвольно возникают обратные мутации, в результате которых бактерия вновь обретает исходную способность синтезировать гистидин из нормальных предшественников. Такие мутанты легко обнаружить, поскольку они могут расти на среде, содержащей в качестве источника азота аммиак, а не гистидин (рис. 30-10). Частота обратных мутаций заметно увеличивается под действием мутагенов, и она может служить критерием относительной мутагенной эффективности различных соединений, проверяемых на канцерогенность. В этих тестах используют лишенную гистидина питательную среду, в которую добавляют экстракт из печени крыс, содержащий ферменты эндоплазматического ретикулума, способные гидроксилировать или каким-либо иным путем превращать многие чужеродные органические вещества в конечную канцерогенную форму.

При помощи теста Эймса было проверено свыше 300 химических соединений, канцерогенность которых была достоверно установлена ранее в опытах на животных. Более 90% из них оказались мутагенами в бактериальном тесте. Столь высокая степень корреляции между канцерогенностью и мутагенностью свидетельствует о том, что по бактериальному тесту можно надежно предсказывать канцерогенный эффект. Испытанию по методу Эймса было подвергнуто почти 3000 различных химических соединений, в том числе промышленные химикаты, консерванты пищевых продуктов, пестициды, вкусовые добавки, синтетические полимеры и мономеры, а также косметические средства. Большинство этих веществ оказались мутагенами. Обнаружилось, например, что 90% красителей для волос, проданных в США и уже использованных десятками миллионов людей, представляют собой мутагены. После этого состав косметических препаратов был изменен и удалось лишить их мутагенных свойств. В настоящее время для проверки химических продуктов на возможную канцерогенность широко применяется несколько разных модификаций метода Эймса.

Рис. 30-10. Тест Эймса по определению канцерогенов, основанный на их мутагенной активности. А. При выращивании ауксотрофного по гистидину штамма Salmonella typhimurium на среде, лишенной гистидина, в результате обратных мутаций выросло несколько мелких колоний. Б. На идентичную питательную среду, зараженную таким же количеством клеток, был помещен диск фильтровальной бумаги, пропитанный мутагеном (показан красным цветом), который сильно повышает частоту обратных мутаций и соответственно число образовавшихся колоний. В зоне, прилегающей к диску, концентрация мутагена настолько высока, что оказывается летальной для клеток. По мере диффузии мутагена от центра к периферии мутаген разбавляется, его концентрация становится менее опасной и создаются условия для возникновения обратных мутаций. Мутагены сравнивают по вызываемому ими увеличению частоты мутаций.