Защита диссертации Корниловой Анны Александровны на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности «6D060700 - Биология»
В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Корниловой Анны Александровны на тему «Генотоксическое действие неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов на организм сельскохозяйственных животных» по специальности «6D060700 – Биология».
Диссертация выполнена на кафедре «» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Рецензенты:
Какабаев Ануарбек Аязбаевич - кандидат наук, доцент
Колумбаева Сауле Жанабаевна - доктор наук, профессор, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, профессор
Временные члены Диссертационного совета:
Абилев Серикбай Каримович
Галкина Светлана Анатольевна
Абильдинова Гульшара Жусуповна - доктор наук, Национальный научный центр материнства и детства, Руководитель лаборатории
Бигалиев Айтхажа Бигалиевич - доктор наук, профессор, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, профессор
Научные консультанты:
Жапбасов Рахимбек Жапбасович
Сибатаев Ануарбек Каримович
Защита состоится: 14 февраля 2024 года 15:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D051 – Биологические и смежные науки» по специальности «6D060700 – Биология» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: https://us06web.zoom.us/j/82994334102?pwd=6L3P7t6NcrbjZvI2Ce2TvxPgz6GpJb.1 Идентификатор конференции: 829 9433 4102 Код доступа: 252358
Адрес: Астана
Аннотация (рус.): АННОТАЦИЯ диссертации Корниловой Анны Александровны по теме « Генотоксическое влияние неутилизированных и запрещенных пестицидов на организм сельскохозяйственных животных» на соискание степени доктора философии (PhD) по специальности 6D060700 – Биология. Общая характеристика работы. Настоящая работа посвящена изучению генотоксического влияния неутилизированных и запрещенных пестицидов на организм сельскохозяйственных животных. Актуальность исследования: В настоящее время Казахстан является крупным производителем сельскохозяйственной продукции.Развитие этого мощного сектора экономики невозможно без использования химических средств защиты растений и животных. Однако, многие из них обладают целым спектром негативных воздействий на организм, включая способность вызывать мутации, онкологические заболевания, врожденные пороки развития. В связи с чем, Постановлением Правительства РК от 15 апреля 1996 года №439 в целях предотвращения загрязнения окружающей среды, сельскохозяйственной продукции, а также вредного влияния пестицидов на здоровье человека и животный мир,запрещено использованиев Республике Казахстан высокотоксичных пестицидов, обладающих выраженными кумулятивными, канцерогенными, мутагенными, тератогенными, эмбрио- и гонадотоксичными свойствами и имеющих способность накапливаться в растениях, почве и водной среде. Согласно этому же нормативному документу, «пестициды, признанные запрещенными для применения на территории Республики Казахстан или пришедшие в негодность, подлежат обязательномузахоронению или уничтожению. При этом захоронение запрещенных препаратовили их уничтожение производится за счет средств их владельца» [1]. Однако, к настоящему времени на территории Казахстана, имеется большое количество несанкционированных мест скопления неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов, которые перманентно оказывают загрязняющее влияние на окружающую среду, негативно отражаются на жизнеспособности организмов. Согласно данным Министерства энергетики РК на апрель 2014 годаобщее количество устаревших пестицидов, хранящихся на различныхобъектах Казахстана, достигло 1 617 637,75 кг и тары из-под них более169 660 штук. По сравнению с данными 2008 года, в 2014 году заметно увеличилось количество устаревших пестицидов, что может быть связано с обнаружением новых участков с устаревшими пестицидами и тарой из-под них [2]. К возникновению проблем с организацией мест хранения пестицидов привел распад СССР, который повел за собой широкомасштабные изменения в системе сельского хозяйства стран, в том числе и Казахстана. Потеря централизованного контроля за складами, привела к стихийному скоплению токсичных веществ на открытых пространствах, попадание их в грунтовые воды и почву, а некоторые из них граничат с населенными пунктами и сельскохозяйственными угодьями [3]. По состоянию на 2010 год, в Алматинской области было зафиксировано 64 склада химических средств защиты растений, в которых располагалось более 68 тонн неутилизированных пестицидов, принадлежащим к разным группам генотоксичности. Потенциальная опасность пестицидов для окружающей среды состоит, прежде всего, в том, что подавляющее их большинство синтетические химические вещества, не встречающиеся в природе, они сознательно вводятся человеком в биосферу, причем в постоянно возрастающих масштабах, и входят в первую десятку ее загрязнителей [4]. Применяемые в сельском хозяйстве дозы ряда пестицидов действуют подобно химическим мутагенам, вызывая отрицательный генетический эффект. Так, при изучении на мутагенность 407 пестицидов, 263 из них обладали мутагенной активностью и представляли генетическую опасность [5]. Множество исследований показывают взаимосвязь между воздействием пестицидов на организм и увеличением риска возникновения онкологических, нейродегенеративных заболеваний, нарушений дыхательной системы и к заболеванию диабетом [6]. В контексте проблемы загрязнения территории Казахстана неутилизированными и запрещенными к использованию пестицидами, которая в настоящее время очень актуальна, большее количество областей страны можно назвать «горячими точками», поскольку они являются центрами высокой токсичности и загрязненности окружающей среды [7]. В результате ненадлежащего хранения, химическая структура действующих веществ пестицидов изменяется. Однако, и в таком случае, их остаточное количество и их метаболиты в почве становятся опасными для окружающей среды. В связи со сложившейся ситуацией, был проведен ряд научно-исследовательских работ по изучению степени загрязнения окружающей среды в местах хранения запрещенных пестицидов. Исследования почвы показали высокий уровень ее загрязнения метаболитами. И они являются высокотоксичными с выраженной кожно резорбтивной реакцией, также оказывают анеугенный, кластогенный, мутагенный, антимитотический и эмбриотоксический эффекты [5]. Как известно, химические мутагены способны вызывать негативные последствия в живом организме гораздо в большем количестве случаев, чем, например, физические или биологические [8]. В связи с этим, важно, что даже по прошествии нескольких лет, такие токсичные химические вещества остаются опасными для природы, живых организмов и человека. Именно поэтому актуальным остается вопрос о степени генотоксического действия пестицидов, хранящихся в ненадлежащих условиях и создающих опасный уровень экологической обстановки. Современной наукой установлено, что в целях детектирования генотоксичности химических агентов, наиболее рационально изучать уровень хромосомных аберрации и геномных мутации в системе крови. В случае попадания в живой организм ксенобиотиков в виде генотоксичных пестицидов, происходит также нарушение системы репарации ДНК на молекулярном уровне и, как следствие, сбои в работе иммунной системы организма [9]. Имеются исследования зарубежных авторов, посвященные изучению цитотоксического и генотоксического эффекта пестицидов на организм человека. В основном исследования проводились на работниках химической промышленности или сельского хозяйства, непосредственно контактирующие с токсичными химическими веществами. Например, установлено цитотоксичное действие беноданила на лимфоциты крови человека, проявляющееся в снижении митотического индекса [10]. В другой работе доказан генотоксический эффект пестицидов на мужской организм сельскохозяйственных рабочих, используя микроядерный тест и метод ДНК-комет [11]. Другие исследователи определили не только увеличение частоты возникновения микроядер в эпителиальных клетках, но и наличие двунитевых разрывов, индуцированных действием указанных веществ, а также детектировали полиморфизмы генов PON1 иGSTP1, вовлеченных в метаболизм пестицидов в организме женщин, подвергшихся влиянию пестицидов [12]. В литературе встречаютсяи работы, посвященные изучению влияния пестицидов на организм сельскохозяйственных животных. Так,установлено, что фунгициды провоцируют в организме крупного рогатого скота образование активных форм кислорода, изменение нормального химического состава мембраны клетки, стимулирую токсидативный стресс клетки, появление двунитевых разрывов ДНК, что приводит к повышению уровня апоптоза в поврежденных клетках. Гербицид атразин вызывает снижение фертильности сперматозоидов быка, а пестицид дорамектин индуцирует генотоксические эффекты в лимфоцитах крупного рогатого скота и клетках кумулюса in vitro [13-15]. Однако, все указанные работы посвящены изучению влияния пестицидов, разрешенных к применению в сельском хозяйстве, а исследования генотоксичности неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов остается открытым вопросом, нуждающимся вовсестороннем изучении с использованием современных достижении генетической науки в связи с необходимостью защиты окружающей среды. Цель и задачи исследования: Оценка генотоксического действия неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов на организм сельскохозяйственных животных (овец и крупного рогатого скота), содержащихся на территориях, прилегающих к местам их скопления. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: 1. Изучить частоту встречаемости эритроцитов с микроядрами у овец и купного рогатого скота, содержащихся на территориях, прилегающих к местам хранения неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов. 2. Изучить частоту встречаемости геномных мутаций и хромосомных аберраций у овец и крупного рогатого скота, содержащихся на территориях, прилегающих к местам хранения неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов. 3. Изучить общий уровень цитогенетической нестабильности овец и крупного рогатого скота, содержащихся на территориях, прилегающих к местам хранения неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов. Объект исследования: Овцы (Ovis aries L.) и крупный рогатый скот (Bos taurus L.), содержащиеся на пастбищных участках, прилегающих к местам скопления неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов; контрольная - животные, содержащиеся на пастбищных участках, где отсутствуют места скопления запрещенных и неутилизированных пестицидов. Методы исследования: микроядерный тест, культивирование клеток, анализ метафазных хромосом, статистические методы для обработки данных экспериментов. Научная новизна исследований. Впервые изучены генотоксические последствия воздействия на организм сельскохозяйственных животных (овец и КРС) неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов. Определено, что у животных, содержащихся на территориях, прилегающих к скоплениям неутилизированных и запрещенных пестицидов, частота эритроцитов, содержащих микроядра, повышается по сравнению с контрольной группой в среднем в 3,83 раза. Геномные мутации появляются у экспериментальных животных в среднем в 21,041,83% случаев, а хромосомные аберрации - в 8,011,13%. Полученные научные материалы генетического изучения сельскохозяйственных животных являются высоко прогностическими и для людей. Данные исследования отличаются от существующих аналогичных работ тем, что в многочисленных работах по изучению влияния пестицидов на живой организм в качестве объекта, в основном, были использованы периферическая кровь людей, которые контактировали с пестицидами, а из животных, в основном земноводные, птицы или же мышевидные грызуны, которые обитают на таких участках. Однако, изучение генотоксического влияния неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов, необходимо проводить с использованием сельскохозяйственных животных, продукция которых в повседневной жизни людей занимает значимое место. Поэтому, именно такие животные обследованы генетическими методами с целью диагностики генотоксичности неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов. Практическая ценность Полученные в результаты работы данные о генотоксичности запрещенных и неутилизированных пестицидов легли в основу методических рекомендаций по цитогенетическому тестированию сельскохозяйственных животных на генотоксичность. Также являются основой для разработки ремедиационных мероприятий. Основные положения диссертации, выносимые на защиту. 1. Частота встречаемости эритроцитов с микроядрами у овец и купного рогатого скота, содержащихся на территориях, прилегающих к местам хранения неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов превышает аналогичные показатели в контрольной группе животных. 2. Частота встречаемости геномных мутаций и хромосомных аберраций у овец и крупного рогатого скота, содержащихся на территориях, прилегающих к местам хранения неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов превышает таковую в контрольной группе животных. 3. Показатели цитогенетической нестабильности (А, В, С) у двух видов сельскохозяйственных животных свидетельствуют, что общее увеличение количества хромосомных нарушений происходит, за счет возрастания числа клеток в крови с хромосомными аберрациями и полиплоидным набором хромосом. Связь работы с научно-исследовательскими программами. Диссертационная работа выполнена в рамках научного проекта «Комплексная оценка влияния неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов на генетический статус и здоровье населения Алматинской области» номер государственной регистрации №0118рк00749 в 2017-2020 годы. Результаты исследования. Исследованы сельскохозяйственные животные из 5 экспериментальных участков (п.Бескайнар, п.Кызылкайрат, п.Белбулак, п.Енбекши, п.Басши) Талгарского и районов Алматинской области. Выборка составила 67 голов овец и 57 голов крупного рогатого скота. Из них в качестве контроля цитогенетические материалы взяты от 10 овец и 10 крупного рогатого скота из г.Ушарал, а для микроядерного теста 10 овец и 10 голов крупного рогатого скота из с.Караой. Уровень цитогенетической нестабильности изучался в 5935 клетках периферической крови овец и 5947 клеток крупного рогатого скота. На наличие микроядер были исследованы 151244 эритроцитов овец и 156304 крупного рогатого скота. Частота встречаемости микроядер в эритроцитах КРС и овец достоверно превышает ее в контрольной группе. Частота эритроцитов с микроядрами у овец, содержащихся на экспериментальных участках, составила 2,430,16%, что в 3,47 раз превышает аналогичный показатель в контрольной группе. У крупного рогатого скота клетки с микроядрами были зафиксированы в 3,30,20% случаев, значительно превышая данные контрольной группы (в 4,7 раз). В эритроцитах КРС наибольшее количество микроядер обнаружено у животных из с. Басши (3,680,20%) и Кызылкайрат (3,550,20%), а в эритроцитах овец у животных из с.Бельбулак (2,600,21%). Закономерностей частоты встречаемости микроядер в эритроцитах в зависимости от возраста КРС и овец не обнаружено. Частота встречаемости геномных мутаций у экспериментальных животных составила в среднем 23,411,95% у КРС и 18,661,72 у овец. Основную долю составляют гиподиплоидные клетки (до 68,44% из геномных мутаций). Гипердиплоидные клетки встречаются в 1,760,45% у КРС и 0,760,25% у овец. Частота встречаемости полиплоидных клеток отмечена в 5,650,78% у КРС и 5,190,61% у овец. Хромосомные аберрации определены в 8,891,28% у КРС и в 7,130,98% у овец. Соотношение общей суммы клеток с гиподиплоидным, гипердиплоидным, полиплоидным наборами хромосом и клеток с аберрациями хромосом (А) к сумме клеток только с гипердиплоидным набором хромосом и клеток с хромосомными аберрациями (С) составляет у овец из контрольной группы 9,350,41% к 1,521,70%, тогда как у овец из экспериментальных участков – 25,62,07% к 7,831,01%. У крупного рогатого скота эти показатели в контрольной группе составляют – 15,011,67% к 1,350,21%, и из экспериментальных участков 32,202,75% к 10,661,46%. Эти результаты показателей цитогенетической нестабильности (А, С) у двух видов сельскохозяйственных животных показывают, что общее увеличение количества хромосомных нарушений у них происходит, в основном, за счет возрастания числа клеток в крови с хромосомными аберрациями и полиплоидным набором хромосом. У крупного рогатого скота частота встречаемости клеток с гипердиплоидным набором и аберрацией хромосом были выше, чем у овец из этих же участков. Следовательно, можно предположить, что с учетом разницы в массе и продолжительности хозяйственного использования животных, организм крупного рогатого скота наиболее высоко подвержен кластогенным и мутагенным действием химических составляющих пестицидов. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации представлены: в сборнике статей по итогам Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические аспекты формирования и развития «Новой науки» (г. Омск, 2022); в сборнике статей по итогам Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы осуществления междисциплинарных исследований» (г. Калуга, 2022). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных трудов, в том числе: 2 в сборниках статей Международных научно-практических конференций 3 в издании по перечню Комитета по контролю в сфере образования и науки министерства образования и науки Республики Казахстан 1 Методические рекомендации по цитогенетическому тестированию сельскохозяйственных животных на генотоксичность неутилизированных и запрещенных к использованию пестицидов на территории Алматинской области (каталог клеток с геномными мутациями и хромосомными аберрациями) 1 в изданиях, входящие в базу данных компании Scopus (Contemporary Problems of Ecology, IF-0,771, процентиль 40). Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов и их обсуждения, заключения и списка использованных источников.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=1bJvWt-oDxg&list=PLdGXS-MQBmwby2ZBKr9ZF-kA5InVB4MVc
