Возможности и области применения метода биоиндикации на клеточных культурах человека и животных

   В настоящее время появилось, большое количество работ по биоиндикации на клеточном, тканевом, организменном, популяционном, биоцинотичес- ком уровнях (Криволуцкий Д.А., 1988; Тихомиров Н.А., 1988; Кошелев Б.В., 1988; Израель Ю.А., Верещагина Т.Н., 1985 и др.).
   Биоиндикация - это обнаружение биологически значимых антропогенных нагрузок, основанное на реакции живых организмов и их сообществ. Все это относится в полной мере ко всем видам воздействий - от антропогенных экологических нагрузок и космобиосферных факторов, до фармакологических и психоэнергетических воздействий на клетку.
   В течение ряда лет мы занимаемся изучением поведения и жизнеспособности клеточного монослоя человека и животных в различных условиях воздействия на клетку. Нами разработана методика биоиндикации на перевиваемых клеточных культурах человека и животных.
   Главное преимущество культвируемых клеток, которое полностью используется клеточными биологами, это возможность прижизненного наблюдения клеток с помощью микроскопа. Существенно, что при работе с культурами клеток в эксперименте используются здоровые клетки и что они сохраняют жизнеспособность в течение всего эксперимента.
   Культуры клеток представляют собой гомогенную генетически однородную популяцию  клеток, растущих в постоянных условиях. Исследователь может изменять эти условия в определенных пределах, что позволяет ему оценивать влияние на рост клеток самых различных факторов - рН, температуры, концентрации аминокислот, витаминов, антропоэкологических факторов. Рост может быть оценен в течение короткого периода времени. Эти реальные преимущества по, сравнению с исследованиями на животных, ставят клеточные культуры как экспериментальную модель в один ряд с культурами микроорганизмов.
   Поскольку клетки в культуре легко доступны для различных манипуляций, то при работе с ними яды, гормоны, биостимуляторы, протекторы, вирусы и т.д. могут быть введены в заданной концентрации и в течение заданного периода времени. Концентрации этих агентов могут быть на порядок меньше, чем при эксперименте на животных. Исчезает необходимость учета метаболизма исследуемых соединениний печенью, их экскреции почками, кумуляции в  мышцами и жировой ткани.
   При использовании клеточных культур, как правило, бывает нетрудно учесть экспозицию контакта исследуемого агента с клетками.  Это обеспечивает получение реальных значений скорости включения или метаболизма исследуемых соединений.
   Метод биоиндикации на клеточной культуре соответствует мировому уровню. Этот метод разрабатывается в США, Франции, Великобритании и других странах и используется как экспресс-метод в токсикологии, фармакологии, косметологии.
    В наших экспериментах модель биоиндикации используется как экспресс-метод. Определить цитотоксичность агента - значит оценить его способность повреждать клетки или резко изменять их метаболизм.
 Методика.  Исследования проводятся на любой клеточной культуре (L41 - лейкоциты человека или RH - перевиваемая почка человека). Клеточная взвесь в концентрации 8--100 тыс. клеток/мл среды рассаживается по 2 мл в пенициллиновые флаконы с покровными стеклами на дне флакона. В качестве культуральной среды используется среда 199 с добавлением 10% сыворотки крупного рогатого скота (КРС). После формирования клеточного монослоя на стекле (24 часа) культуральная среда сливается и заменяется на среду 199 с раствором исследуемого вещества в исследуемой концентрации. Контролем служит клеточная культура без добавления исследуемого вещества. Флаконы инкубируются в термостате при 37оС в течение 96 часов, каждые 24 часа готовятся морфологические препараты по общепринятой методике (по 4 препарата на точку) и проводится подсчет числа митотических клеток в монослое и общее количество выросших клеток методом случайных полей по С.Б. Стефанову.  Прводятся гистохимические исследования на общий белок и дыхательный фермент СДГ.
  Подводя итог сказанному можно сказать, что метод биоиндикации с использованием клеточных культур с успехом может заменить опыты на лаборатор- ных животных по следующим причинам.
  1. Дешевизна и доступность используемого материала (для выращивания клеточной культуры достаточно изъять клетки органов у 1-2 животных и полученные клеточные линии могут использоваться в течение длительного периода, в отличие от биомониторинга, в котором гибнут десятки и сотни животных).
  2. Возможность быстрого получения результатов и прижизненного наблю- дения за моделью в течение всего эксперимента.
  3. Высокая корреляция результатов in vitro и in vivo.
  4. Полученные клеточные линии сохраняют высокую видовую, органно-тканевую специфичность в течении всего эксперимента, что позволяет проводить на них практически все эксперименты.
  Метод биоиндикации на клеточных культурах может использоваться:

    Преимущество биоиндикаторов состоит в том, что они адекватно отражают состояние природной среды и в том, что механизм обменных процессов у них близок к человеку и здесь возможны корреляции.
   Данная методика отвечает на вопросы токсичности, биологической актив- ности исследуемого агента или его протекторных свойств, жизнеспособности биосистемы в присутствии этого агента.    

 

Д.м.н., Зав. лабораторией биофизики НИИ ОПЭЧ СО РАМН Л.П. Михайлова.

 

Котактная информация:  630117, г. Новосибирск, ул Тимакова, 2, НИИ ОПЭЧ
СО РАМН, Лаборатория биофизики. тел. (3832) 33-68-21, (3832) 22-44-17. E-mail: juri.c@usa.net