Комплексное исследование потенциальной токсичности и генотоксичности образцов воды из природных источников пригородной зоны г. Алматы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведен скрининг образцов природных поверхностных вод из трех водных объектов (рр. Есик, Турген, оз. Есик) в Енбекшиказахском районе Алматинской области. В результате физико-химического анализа состава образцов воды было обнаружено превышение предельно допустимой концентрации по марганцу, свинцу, кадмию, цинку. С помощью биолюминесцентного теста на штамме E. coli установлена прооксидантная активность воды для р. Есик. На растительных тест-объектах Allium cepa и Hordeum vulgare выявлена токсичность и мутагенность изученных образцов воды. Наблюдалась фитотоксическая, цитотоксическая (снижение митотического индекса) и мутагенная (статистически значимое превышение частоты аберраций хромосом) активность изученных водных объектов. Результаты биотестирования природных вод с помощью Danio rerio показали их высокую токсичность и тератогенность для эмбрионов на всех стадиях развития.

Об авторах

Анна Владимировна Ловинская

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Автор, ответственный за переписку.
Email: annalovinska@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-7012-2415
SPIN-код: 5200-6734
Scopus Author ID: 55701592700
ResearcherId: N-6536-2014

канд. биол. наук, старший преподаватель, старший научный сотрудник, кафедра молекулярной биологии и генетики факультета биологии и биотехнологии

Казахстан, 050038, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Сауле Жанабаевна Колумбаева

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Email: saule.kolumbayeva@kaznu.kz
ORCID iD: 0000-0003-0835-3655
SPIN-код: 6953-7523
Scopus Author ID: 22134772600
ResearcherId: N-8528-2014

д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник, кафедра молекулярной биологии и генетики факультета биологии и биотехнологии

Казахстан, 050038, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Мария Александровна Суворова

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Email: maria_suvorova@list.ru
SPIN-код: 3320-0084

канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории мутагенеза

Казахстан, 050038, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Акерке Илиясовна Илиясова

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Email: ailiyassova@mail.ru

магистрант, стажер-исследователь, кафедра молекулярной биологии и генетики факультета биологии и биотехнологии

Казахстан, 050038, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Зарема Маратовна Бияшева

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Email: zaremabiya@gmail.com
Scopus Author ID: 6506213425

канд. биол. наук, доцент, кафедра молекулярной биологии и генетики факультета биологии и биотехнологии

Казахстан, 050038, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71

Серикбай Каримович Абилев

ФГБУН «Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова» РАН; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Email: abilev@vigg.ru
SPIN-код: 4692-4311
Scopus Author ID: 8723003000

д-р биол. наук, профессор, ученый секретарь; профессор кафедры генетики, биологический факультет

Россия, 119991, г. Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3; 119991, г. Москва, ул. Ленинские горы, д.1

Список литературы

  1. de Castro ESJM, Peron AP, da Silva ESL, et al. Cytotoxicity and genotoxicity of Guaribas river water (Piaui, Brazil), influenced by anthropogenic action. Environ Monit Assess. 2017;189(6):301. https://doi.org/10.1007/s10661-017-6015-2.
  2. Geras’kin S, Oudalova A, Michalik B, et al. Geno-toxicity assay of sediment and water samples from the Upper Silesia post-mining areas, Poland by means of Allium-test. Chemosphere. 2011;83(8):1133-1146. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.01.008.
  3. Ye Y, Weiwei J, Na L, et al. Assessing of genotoxicity of 16 centralized source-waters in China by means of the SOS/umu assay and the micronucleus test: initial identification of the potential genotoxicants by use of a GC/MS method and the QSAR Toolbox 3.0. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2014;763:36-43. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2013.11.003.
  4. Simonyan A, Gabrielyan B, Minasyan S, et al. Genotoxicity of water contaminants from the basin of lake Sevan, Armenia evaluated by the Comet Assay in Gibel carp (Carassius auratus gibelio) and Tradescantia Bioassays. Bull Environ Contam Toxicol. 2016;96(3):309-313. https://doi.org/10.1007/s00128-015-1720-4.
  5. Nie X, Liu W, Zhang L, Liu Q. Genotoxicity of drinking water treated with different disinfectants and effects of disinfection conditions detected by umu-test. J Environ Sci (China). 2017;56:36-44. https://doi.org/10.1016/j.jes.2016.07.016.
  6. Liviac D, Wagner ED, Mitch WA, et al. Genotoxicity of water concentrates from recreational pools after various disinfection methods. Environ Sci Technol. 2010;44(9):3527-3532. https://doi.org/10.1021/es903593w.
  7. Ларикова Н.В., Бабошкина С.В., Лиходумова И.Н., и др. Генотоксикологическая оценка питьевой воды и некоторые показатели заболеваемости населения Северо-Казахстанской области // Экологическая генетика. – 2012. – Т. 10. – № 4. – С. 40–49. [Larikova NV, Baboshkina SV, Likhodumova IN, et al. Genotoxicity evaluation of drinking water and rates of population morbidity in North Kazakhstan oblast. Ekol Genet. 2012;10(4):40-49. (In Russ.)]
  8. ГОСТ 31861-2012. Международный стандарт. Вода. Общие требования к отбору проб. – М.: Стандартинформ, 2013. – 64 c. [GOST 31861-2012. Mezhdunarodnyy standart. Voda. Obshchie trebovaniya k otboru prob. Moscow: Standartinform; 2013. 64 p. (In Russ.)]
  9. Федеральная служба по надзору в сфере природопользования. ПНД Ф 14.1:2:4.214-06. Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовых концентраций железа, кадмия, кобальта, марганца, никеля, меди, цинка, хрома и свинца в питьевых, поверхностных и сточных водах методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. – М.: Стандартинформ, 2006. – 22 с. [Federal’naya sluzhba po nadzoru v sfere prirodopol’zovaniya. PND F 14.1:2:4.214-06. Kolichestvennyy khimicheskiy analiz vod. Metodikaizmereniy massovykh kontsentratsiy zheleza, kadmiya, kobal’ta, margantsa, nikelya, medi, tsinka, khroma i svintsa v pit’evykh, poverkhnostnykh i stochnykh vodakh metodom plamennoy atomno-absorbtsionnoy spektrometrii. Moscow: Standartinform; 2006. 22 р. (In Russ.)]
  10. Котова В.Ю., Манухов И.В., Завильгельский Г.Б. Lux-биосенсоры для детекции SOS-ответа, теплового шока и окислительного стресса // Биотехнология. – 2009. – Т. 6. – С. 16–25. [Kotova VY, Manukhov IV, Zavil’gel’skiy GB. Lux-biosensors for detection of SOS-response, heat shock, and oxidative stress. Applied Biochemistry and Microbiology. 2010;46(8):781-788. (In Russ.)]
  11. Zavilgelsky GB, Kotova VY, Manukhov IV. Action of 1,1-dimethylhydrazine on bacterial cells is determined by hydrogen peroxide. Mutat Res. 2007; 634(1-2):172-176. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2007.07.012.
  12. Кхатаб З.С. Эколого-генетическая оценка качества воды родников г. Ростова-на-Дону методом биотестирования с использованием светящихся бактерий: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Ростов н/Д, 2012. [Kkhatab ZS. Ekologo-geneticheskaya otsenka kachestva vody rodnikov g. Rostova-na-Donu metodom biotestirovaniya s ispol’zovaniem svetyashchikhsya bakteriy. [dissertation] Rostov-na-Donu; 2012. (In Russ.)]
  13. da Silva R.M.G., do Amaral EA, de Oliveira Moraes VM, Silva LP. Determination of heavy metals and genotoxicity of water from an artesian well in the city of Vazante-MG, Brazil. Afr J Biotechnol. 2013;12(50):6938-6943.
  14. Подовалова С.В., Иванютин Н.М. Оценка качества вод реки Салгир с использованием метода биотестирования // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. – 2017. – Т. 27. – № 3. – С. 127–143. [Podovalova SV, Ivanyutin NM. Estimation of water quality of the salgir river by biotesting method. Nauchnyy zhurnal Rossiyskogo NII problem melioratsii. 2017;27(3):127-143. (In Russ.)]
  15. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Агропромиздат, 1988. – 271 c. [Pausheva ZP. Praktikum po tsitologii rasteniy. Moscow: Agropromizdat; 1988. 271 p. (In Russ.)]
  16. Kimmel CB, Ballard WW, Kimmel SR, et al. Stages of embryonic development of the zebrafish. Dev Dyn. 1995;203(3):253-310. https://doi.org/10.1002/aja.1002030302.
  17. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals. Test No. 236: Fish Embryo Acute Toxicity (FET) Test. Paris: The OECD observer; 2013. 22 p.
  18. Busquet F, Nagel R, von Landenberg F, et al. Development of a new screening assay to identify proteratogenic substances using zebrafish danio rerio embryo combined with an exogenous mammalian metabolic activation system (mDarT). Toxicol Sci. 2008;104(1):177-188. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfn065.
  19. de Souza Anselmo C, Sardela VF, de Sousa VP, Pereira HMG. Zebrafish (Danio rerio): A valuable tool for predicting the metabolism of xenobiotics in humans? Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 2018;212:34-46. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2018.06.005.
  20. Kern DI, Schwaickhardt Rde O, Lutterbeck CA, et al. Ecotoxicological and genotoxic assessment of hospital laundry wastewaters. Arch Environ Contam Toxicol. 2015;68(1):64-73. https://doi.org/10.1007/s00244-014-0072-0.
  21. Patil PN, Sawant DV, Deshmukh RN. Physico-Chemical Parameters for Testing of Water — a Review. Int J Environ Sci. 2012;3(3):1194-1207.
  22. Прожорина Т.И., Каверина Н.В., Никольская А.Н., и др. Эколого-аналитические методы исследования окружающей среды. – Воронеж: Истоки, 2010. – 304 c. [Prozhorina TI, Kaverina NV, Nikol’skaya AN, et al. Ekologo-analiticheskie metody issledovaniya okruzhayushchey sredy. Voronezh: Istoki; 2010. 304 p. (In Russ.)]
  23. Dimitrova I, Ivanova E. Effect of heavy metal soil pollution on some morphological and cytogenetical characteristics of flax (Linum usitatissum L.). J Balkan Ecol. 2003;(6):212-218.
  24. Yildiz M, Cigerci IH, Konuk M, et al. Determination of genotoxic effects of copper sulphate and cobalt chloride in Allium cepa root cells by chromosome aberration and comet assays. Chemosphere. 2009;75(7):934-938. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2009.01.023.
  25. Grover P, Rekhadevi PV, Danadevi K, et al. Genotoxicity evaluation in workers occupationally exposed to lead. Int J Hyg Environ Health. 2010;213(2):99-106. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2010.01.005.
  26. Braunbeck T, Lammer E. Fish embryo toxicity assays. Heidelberg: University of Heidelberg; 2006. 298 p.
  27. Игонина Е.В., Марсова М.В., Абилев С.К. Lux-биосенсоры: скрининг биологически активных соединений на генотоксичность // Экологическая генетика. – 2016. – Т. 14. – № 4. – C. 52–62. [Igonina EV, Marsova MV, Abilev SK. Lux-biosensors: screening biologically active compounds for genotoxicity. Ecological genetics. 2016;14(4):52-62. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/ecogen14452-62.
  28. Ловинская А.В., Колумбаева С.Ж., Шалахметова Т.М., и др. Антигенотоксическая активность биологически активных веществ в экстрактах Inula britannica и Limonium gmelinii // Генетика. – 2017. – Т. 53. – № 12. – С. 1393–1401. [Lovinskaya AV, Kolumbaeva SZh, Shalakhmetova TM, et al. Antigenotoxic activity of biologically active substances from Inula britannica and Limonium gmelini. Genetika. 2017;53(12):1311-1319. (In Russ.)].https://doi.org/10.7868/S0016675817120086.
  29. Sazykin IS, Sazykina MA, Khmelevtsova LE, et al. Biosensor-based comparison of the ecotoxicological contamination of the wastewaters of Southern Russia and Southern Germany. Int J Environ Sci Technol (Tehran). 2016;13(3):945-954. https://doi.org/10.1007/s13762-016-0936-0.
  30. Абилев С.К., Глазер В.М. Мутагенез с основами генотоксикологии. – М.; СПб.: Нестор-История, 2015. – 304 с. [Abilev SK, Glazer VM. Mutagenez s osnovami genotoksikologii. Moscow; Saint Petersburg: Nestor-Istoriya; 2015. 304 p. (In Russ.)]
  31. Pеутова Н.В. Мутагенный потенциал ряда тяжелых металлов // Экологическая генетика. – 2015. – Т. 13. – № 3. – С. 70–75. [Reutova NV. Mutagenic potential of some heavy metals. Ecological genetics. 2015;13(3)70-75. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/ecogen13370-75. 2015;13(3): 70-75. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Месторасположение точек пробоотбора образцов воды в пригородной зоне г. Алматы: № 1 — р. Есик (т. № 1-1, 1-2, 1-3); № 2 — оз. Есик (т. № 2-1, 2-2, 2-3, 2-4); № 3 — р. Турген (т. № 3-1, 3-2)

Скачать (449KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Средняя длина корней Allium cepa, подверженных воздействию образцов воды из водных объектов вблизи г. Алматы в течение 7 и 14 дней

Скачать (69KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Нарушения хромосом, индуцированные водами природных источников в семенах ячменя: а — норма в метафазе (2n = 14); б — центрическое кольцо; в — ацентрическое кольцо; г — хроматидная терминальная делеция; д — норма в анафазе; е — мост; ж — отставание хромосом; з — многополюсный митоз; и — полиплоидный набор (2n = 28)

Скачать (289KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Развитие эмбриона D. rerio в норме и при патологии: а — нормальный эмбрион D. rerio в хорионе, ×40; Г — глаза, ЖМ — желточный мешок, Х — хорион; б — эмбрион с аномальным развитием хвостового отдела и задержкой роста, ×100; стрелками указаны искривления осевого скелета

Скачать (217KB)
Метаданные

© Ловинская А.В., Колумбаева С.Ж., Суворова М.А., Илиясова А.И., Бияшева З.М., Абилев С.К., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах