Антимутагены

Важная особенность антимутагенов — стабилизация мутацион­ного процесса до естественного уровня. Вещества с антимутаген­ными свойствами характеризуются способностью с различной степенью эффективности снижать уровни мутабильности. Им при­суща такая характеристика, как физиологичность действия. Дело в том, что, проявляя антимутагенные свойства в низких концентра­циях, некоторые из этих веществ в высоких дозах могут действо­вать как мутагены, например аргинин, глутаминовая кислота, си-линит натрия, стрептомицин, производные галловой кислоты.

Как показали наши исследования, передозировка витамина D2 при добавке его быкам привела к нарушению спермиогенеза. Генотоксическое действие выражалось в азоспермии и некро-спермии. Нами также установлено, что гипервитаминоз D стал

причиной развития врожденной аномалии у крупного рогатого скота, получившей название «синдром гиены». У этих животных отмечено повышение уровня аберраций хромосом и сестринских хроматидных обменов. Вместе с тем повышение концентрации других антимутагенов (токоферола, каротина, филлохинона и др.) не изменяет их действия.

Отдельные мутагены характеризуются специфичностью дейст­вия — они эффективны только по отношению к аберрациям хро­мосом или генным мутациям.

Механизм действия антимутагенов связывают с нейтрализа­цией мутагена до его взаимодействия с ДНК; предотвращением образования в процессе метаболической активности мутагенных продуктов из нетоксичных предшественников; активацией фер­ментных систем детоксикации поступающих из среды загрязни­телей; предотвращением ошибок в процессе репликации ДНК; активацией репарации и других внутриклеточных систем поддер­жания целостности генетического аппарата.

Установлено, что способностью снижать частоту мутаций обла­дают более 200 природных и синтетических соединений. Одна из наиболее изученных групп антимутагенов — витамины и провита­мины. Так, витамин Е (токоферол) в значительной степени снижа­ет мутагенное действие ионизирующих излучений и химических соединений, а также блокирует генотоксическое действие вирусов.

Хорошо изучен другой жизненно важный антимутаген — вита­мин С (аскорбиновая кислота). Введение этого витамина в раци­он способствует уменьшению частоты аберраций хромосом, вы­званных ионизирующими излучениями.

Витамин А (ретинол) и его предшественник — каротин, со­держащийся в растениях, снижают естественное и искусственное мутирование в клетках у животных, особенно вызванных дейст­вием промышленных загрязнений.

Известны также антимутагенные свойства витамина Ki (фил­лохинона). Животные, получающие в дополнение к обычному рациону филлохинон, лучше противостоят генотоксическому действию различных мутагенов промышленного происхождения.

Экспериментально показано антимутагенное действие пара-аминобензойной кислоты — предшественника фолиевой кислоты (витамина В), введение которой приводило к снижению дейст­вия алкилирующих соединений, ультрафиолетового и гамма-об­лучения путем усиления репарации.

Вторая группа соединений с выраженными антимутагенными свойствами — это отдельные аминокислоты (аргинин, гистидин, метионин, цистеин и др.).

Третью группу антимутагенов составляют некоторые ферменты (пероксидаза, НАДФ-оксидаза, глутатиолпероксидаза, каталаза и

ДР-)-

К четвертой группе антимутагенов можно отнести отдельные

фармакологические средства (интерферон, сульфаниламиды, гек-самидин, препараты фенотиазивного типа и др.).

Среди антимутагенов выделяют большую группу веществ, об­ладающих антиокислительными свойствами (производные галло­вой кислоты, ионол, оксипиридины, дигидропиридины и др.), а также группы комплексных соединений, входящих в состав раз­личных продуктов растительного и животного происхождения.

Таким образом, накопление мутагенов в биосфере поставило перед человечеством серьезную задачу разработки методов и под­ходов по защите генетического аппарата (ДНК) как самого чело­века, так и многочисленных форм и сообществ живой материи, обитающих на Земле. В противном случае мутационные измене­ния могут привести к самым тяжелым последствиям, вплоть до полного вымирания видов. Основные пути снижения концентра­ций вредных веществ в биосфере следующие: создание безотход­ных технологий, замкнутых циклов производства в промышлен­ности; переход от химических средств борьбы в сельском хозяйст­ве на безвредные биологические; создание устойчивых сортов растений, не требующих химических средств защиты, или без­опасных с генетической точки зрения пестицидов; повышение естественной резистентности животных путем биологизации тех­нологий кормления и содержания, выращивания молодняка; пле­менная работа, направленная на создание генетически устойчи­вых к болезням пород, линий, гибридов. Это будет ограничивать применение фармакологических средств, а также вакцин и сыво­роток. В перспективе все более широкую основу могут иметь узконаправленные вакцины, полученные генно-инженерным путем; выявление мутагенов в окружающей среде и их изъятие (компонентный подход). Хотя это и непросто, однако этот путь тоже будет применяться для снижения их воздействия на геном животных. Использование антимутагенов для снижения темпов мутирования, так называемый компенсационный подход, — наи­более реальное средство для защиты ДНК от необратимых изме­нений.

В селекционном плане актуальными задачами становятся вы­явление животных с нестабильными геномами и их браковка и отбор для воспроизводства особей со стабильными малочувстви­тельными к экстремальным факторам среды геномами.

Контрольные вопросы. 1. Что такое мутации и мутагенез? 2. Какие мутации наследуются и какие нет? 3. Каковы классификация и определения разных типов числовых и структурных аберраций хромосом? 4. Каковы возможные причины и механизмы образования хромосомных мутаций? 5. В чем состоит молекулярный механизм генных мутаций и характер их влияния на биосинтез белка? 6. Что такое спонтанные и индуцированные мутации? 7. Какова роль репарирующих систем в мутационном процессе?