Συστήματα ελέγχου προσδιορισμού γενετικής δράσης φυσικών και χημικών παραγόντων του περιβάλλοντος

Transcript

1 ΕΡΕΥΝΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΜΕΤΑΛΛΑΞΙΓΕΝΕΣΗ Συστήματα ελέγχου προσδιορισμού γενετικής δράσης φυσικών και χημικών παραγόντων του περιβάλλοντος Οι μελέτες γενοτοξικών επιδράσεων διαφόρων περιβαλλοντικών παραγόντων με τη χρήση κατάλληλων συστημάτων ελέγχου (βιοδεικτών) προσδιορίζουν τις επιδράσεις τους στο γενετικό υλικό του ανθρώπου και άλλων οργανισμών ενώ παράλληλα εκτιμούν την πιθανή συσχέτιση τους με καρκινογενετικές διεργασίες. Η γενετική βλάβη σε χρωμοσωματικό επίπεδο είναι δυνατόν να εκτιμηθεί με την εφαρμογή διαφόρων συστημάτων ελέγχου, μεθόδων και τεχνικών. Ορισμένες από αυτές τις τεχνικές οι οποίες έχουν αναπτυχθεί και εφαρμόζονται ερευνητικά σε in vitro και in vivo συνθήκες, στο εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μεταλλαξιγένεσης, είναι η τεχνική των μικροπυρήνων (micronuclei, MN) και η ανάλυση των ανταλλαγών μεταξύ αδελφών χρωματίδων (sister chromatid exchanges, SCE). Η τεχνική των μικροπυρήνων (Micronucleus test) σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων Η τεχνική των μικροπυρήνων με τη χρήση της κυτταροχαλασίνης-β σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα ανιχνεύει χρωμοσωματικά θραύσματα ή/και ολόκληρα χρωμοσώματα τα οποία καθυστερούν κατά την μίτωση, δεν ενσωματώνονται στους θυγατρικούς πυρήνες και εμφανίζονται ως μικρές πυρηνικές δομές οι οποίες ονομάζονται «μικροπυρήνες» στο κυτταρόπλασμα διπύρηνων μεσοφασικών κυττάρων. 1

2 Σχηματική απεικόνιση της τεχνικής των μικροπυρήνων με την εφαρμογή της μεθόδου της κυτταροχαλασίνης-β (Cytokinesis Block Micronucleus test, CBΜΝ test) σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων in vitro [σχήμα Γ. Ντέμσια -. Βλαστός, 2003] 2

3 (α) (β) (γ) (δ) ιπύρηνα κύτταρα χωρίς μικροπυρήνα (α) και με μικροπυρήνες (β, γ, δ) μετά την εφαρμογή της τεχνικής των μικροπυρήνων με τη μέθοδο της κυτταροχαλασίνης-b (CBMN test) σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων. Ο μικροπυρήνας (β) αντιστοιχεί σε φυσική επαγωγή βλάβης από μάρτυρα (control) ενώ οι μικροπυρήνες (γ, δ) αντιστοιχούν σε βλάβες που προκλήθηκαν από την επίδραση του ημικαρβαζιδίου (semicarbazide) που αποτελεί χημικό πρόσθετο σε διάφορες συσκευασίες τροφίμων [φωτογραφίες (α) (β),. Βλαστός, φωτογραφίες (γ) (δ), Κ. Επέογλου, 2007] (α) (β) (γ) ιπύρηνα κύτταρα με μικροπυρήνα (α) μικρού (small) ((β) μεσαίου (medium) και (γ) μεγάλου μεγέθους (large) μετά την εφαρμογή της τεχνικής των μικροπυρήνων με τη μέθοδο της κυτταροχαλασίνης-b (CBMN test) σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων αγροτών που εκτέθηκαν σε συνδυασμό φυτοφαρμάκων [φωτογραφίες. Βλαστός Γ. Ντέμσια, 2004] 3

4 Η τεχνική των μικροπυρήνων (Micronucleus test) σε πολυχρωματικά ερυθροκύτταρα (PCEs) μυελού των οστών τρωκτικών Η τεχνική των μικροπυρήνων σε πολυχρωματικά ερυθροκύτταρα μυελού των οστών τρωκτικών ανιχνεύει χρωμοσωματικά θραύσματα ή/και ολόκληρα χρωμοσώματα τα οποία καθυστερούν κατά την μίτωση, δεν ενσωματώνονται στους θυγατρικούς πυρήνες και εμφανίζονται ως μικρές πυρηνικές δομές οι οποίες ονομάζονται «μικροπυρήνες» στο κυτταρόπλασμα των απύρηνων πολυχρωματικών ερυθροκυττάρων. Χορήγηση χημικής ουσίας Μετά από 24 ώρες Θανάτωση Λήψη μυελού των οστών Επίστρωση πολυχρωματικών ερυθροκυττάρων Λήψη μηριαίου οστού Μικροπυρήνας σε πολυχρωματικό ερυθροκύτταρο μυελού των οστών αρσενικού αρουραίου (Wistar) μετά από επίδραση του φυτοφαρμάκου Fenthion [φωτογραφία Χ. Μόσχου-. Βλαστός, 2005] 4

5 Η τεχνική των μικροπυρήνων (Micronucleus test) σε ερυθροκύτταρα ψαριών Η τεχνική των μικροπυρήνων σε ερυθροκύτταρα ψαριών ανιχνεύει χρωμοσωματικά θραύσματα ή/και ολόκληρα χρωμοσώματα τα οποία καθυστερούν κατά την μίτωση, δεν ενσωματώνονται στους θυγατρικούς πυρήνες και εμφανίζονται ως μικρές πυρηνικές δομές οι οποίες ονομάζονται «μικροπυρήνες» στο κυτταρόπλασμα των εμπύρηνων ερυθροκυττάρων. (α) (β) (α) Ενυδρείο χωρητικότητας 125 lt, με πλήρη εξοπλισμό (β) Ψάρια του υποείδους Carassius auratus auratus σε φάση προσαρμογής [φωτογραφίες Τ. Ζαχαράκη-Μ. Κωστελλέτου-. Βλαστός, 2005] Μικροπυρήνες σε ερυθροκύτταρα ψάριων του υποείδους Carassius auratus auratus μετά από έκθεση σε χλωροφαινόλη [φωτογραφία Γ. Θεοδωρίδης-. Βλαστός, 2007] 5

6 Η τεχνική των ανταλλαγών μεταξύ αδελφών χρωματίδων (sister chromatid exchanges, SCEs) σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων Η ανάλυση των ανταλλαγών μεταξύ αδελφών χρωματίδων αποτελεί ένα σύστημα ελέγχου του οποίου ο μηχανισμός δεν έχει διερευνηθεί πλήρως. Οι ανταλλαγές μεταξύ αδελφών χρωματίδων περιλαμβάνουν θραύση του DNA και των δύο χρωματίδων και στη συνέχεια την ανταλλαγή ολόκληρων των διπλασιασμένων τμημάτων DNA. Η επαγωγή των ανταλλαγών πραγματοποιείται στη φάση S και συνδέεται με αλλοιώσεις του DNA σε μοριακό και μεταβολικό επίπεδο. Μεταφάσεις Μ 1, Μ 2 και Μ 3 όπου παρουσιάζονται χρωμοσώματα από ανθρώπινα λεμφοκύτταρα μετά την εφαρμογή της τεχνικής των SCEs. Στην μεσαία φωτογραφία παρατηρούμε SCEs μετά από επίδραση του φυτοφαρμάκου Fenthion [φωτογραφίες Χ. Μόσχου-. Βλαστός, 2005] χημικών παραγόντων του περιβάλλοντος 6

7 Η «Περιβαλλοντική Μεταλλαξιγένεση» μέσα από μη-ερευνητικές φωτογραφίες... Μεταλλαξιγένεση ή φαντασία ;...μια ντομάτα «κρύβει» μέσα της μια φράουλα;...ή απλά η «φύση» έχει έμπνευση και «δημιουργεί»; [φωτογραφίες,. Βλαστός, 2007] (α) (β) (α) Η «φύση» μιμείται το «εργαστήριο» παρουσιάζοντας μας αυγά με ένα κρόκο-πυρήνα (μονοπύρηνο κύτταρο) και δύο κρόκους-πυρήνες (διπύρηνο κύτταρο) (β) Η φύση και η τεχνολογία... «δημιούργησαν» ένα μικροπυρήνα σε ένα αυγό-κύτταρο με δύο κρόκουςπυρήνες [φωτογραφίες. Βλαστός, 2006] 7

8 (α) (β) (γ) (δ) (α) Σκόπελος, 2006 (β) Σκύρος, όταν οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις προκαλούν «θετικές μεταλλάξεις»...(γ) Κερκίνη, 2006 (δ) Κεφαλονιά, ή όταν η φύση «μεταλλάσσεται» για να μας εντυπωσιάσει!!! [φωτογραφίες Ε. Μιχαλοπούλου -. Βλαστός] 8