Биология. Медицина. География сериясы



жүктеу 1.32 Mb.

бет3/13
Дата15.05.2017
өлшемі1.32 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Қарағанды аймағының қарағай орманды аудандарындағы  

топырақ мезофаунасы 

Мақалада  Қарағанды  аймағының  əр  түрлі  жасты  қарағай  орманды  ауданды  топырағында  кездесетін 

омыртқасыздар  туралы  мəліметтер  келтірілген.  Басым  кездесетін  түрлері  мен  саны  анықталды. 

Топырақ  ылғалдылығының  динамикасы  мен  топырақ  горизонтының  температуралық  жағдайы 

көрсетілген. Топырақ-өсімдік қабаты мен экологиялық преференд түрлері арасындағы өзара байланыс 

анықталған.  Шалғынды  ауданды  топырақта  қарағай  отырғызу  аудандарын  құру  жөнінде  ұсыныс 

жасалған. 


В.С.Абукенова, Г.Е.Нурсултан 

14 


Вестник Карагандинского университета 

V.S.Abukenova, G.E.Nursultan 



Pine plantations mesofauna of the region Karaganda town 

The article presents the information of soil invertebrates in pine forest cultures of different ages from the re-

gion of Karaganda town. The total number of pedobionts, the dominant trophic groups and the background 

species are determined. The dynamics of soil moisture is shown. The temperature conditions of the soil hori-

zons are revealed. The interrelation of soil and vegetation conditions and environmental preferences of soil 

animals are educed. Recommendations for pine cultivation in the disctrict of the town are proposed. 

 

 

 



 

 

УДК 613:577. 616.02 



К.А.Жумашева, Г.П.Погосян, Л.К.Салькеева, А.А.Жортарова, 

Ш.К.Елеупаева, А.Ж.Шайбек, С.С.Тыржанова 



Карагандинский государственный университет им. Е.А.Букетова (Е-mail: zkkbg@mail.ru) 

Применение микробиологического теста Эймса для определения  

мутагенных свойств производных тиазола и бензотиазола 

Отмечено, что современная наука формирует  условия для поиска и создания новых фармакологиче-

ских веществ, способных стать лекарственными препаратами, в связи с чем особый интерес представ-

ляют различные производные тиазола и аминотиазола как вещества, обладающие широким спектром 

биологической  активности.  Показано,  что  химические  вещества  индуцируют  мутации  всех  трех  ти-

пов:  генные,  хромосомные  и  геномные;  универсального  метода  для  их  обнаружения  не  существует.   

В этой связи определено, что для изучения мутагенности используют несколько методов, позволяю-

щих  регистрировать  индукцию  различных  категорий  мутаций.  Доказано,  что  тест  Эймса  является 

скрининговым методом, в котором в качестве индикатора мутагенности используются микроорганиз-

мы; он позволяет быстро и недорого отобрать возможные мутагены.  



Ключевые  слова:  лекарственные  средства,  фармакотерапия,  заболевания  человека,  генетические 

мутации,  индикаторные  штаммы,  Salmonella typhimurium,  тест  Эймса,  экспериментальные 

исследования, структурные модификации. 

 

Стремительное развитие фундаментальных наук формирует условия для создания новых фарма-



кологических веществ, способных стать лекарственными препаратами. Новые источники получения 

потенциальных лекарственных средств значительно расширяют принципиальные возможности фар-

макотерапии основных заболеваний человека. Между тем внедрение современных препаратов в кли-

ническую практику осуществимо лишь при условии детального изучения их специфической фарма-

кологической активности и безопасности на этапе экспериментальных исследований. 

Исследование мутагенности новых фармакологических средств и вспомогательных компонентов 

лекарственных  форм  проводится  на  этапе  доклинического  изучения  безопасности  их  применения. 

Эта  работа  предусматривает  оценку  способности  лекарственных  средств  к  индукции  разных  типов 

мутаций  в  зародышевых и  соматических  клетках и  делает  необходимым  использование для оценки 

мутагенных свойств лекарств комплекса методов, выполняемых на различных тест-объектах [1]. 

Химические вещества индуцируют мутации всех трех типов: генные, хромосомные и геномные. 

Универсального метода для обнаружения всех типов мутаций не существует. В этой связи для изуче-

ния  мутагенности  используют  несколько  методов,  позволяющих  регистрировать  индукцию  различ-

ных категорий мутаций. К тому же изучение мутагенности на млекопитающих требует больших уси-

лий, затрат и времени. Применение таких методов оправдано только при избирательном тестирова-

нии, т.е. при установлении очередности. 

Один из подходов к установлению этой очередности заключается в ступенчатой системе испы-

таний, которая основывается на том, что фактически все генетически опасные вещества можно вы-

явить  с  помощью  простых  или  быстрых  методов  скрининга  (просеивания).  К  скрининговым  тест-


Применение микробиологического теста Эймса ...  

Серия «Биология. Медицина. География». № 4(68)/2012 

15 

системам относятся методы, в которых в качестве индикатора мутагенности используются микроор-



ганизмы.  Мутагены,  обнаруженные  при  скрининге,  подвергают  всестороннему  исследованию  на 

тест-системах,  позволяющих  учитывать  индукцию  генетических  нарушений  в  клетках  млекопитаю-

щих in vitro и in vivo

В настоящее время разработано несколько тестов для определения мутагенной активности раз-

личных веществ. Наиболее оптимальным из них является тест Эймса, не требующий больших мате-

риальных  и  временных  затрат.  Это — генетический  тест  с  использованием  бактерий  Salmonella 



Typhimurium  в  качестве  тест-объекта [1], предназначенный  для  оценки  мутагенного  потенциала  хи-

мических соединений. Положительный результат в тесте означает, что химическое вещество может 

обладать  канцерогенными  свойствами.  Так  как  малигнизация  часто  связана  с  повреждением  ДНК, 

тест  также  используется  как  экспрессный  метод  оценки  канцерогенного  потенциала  различных  хи-

мических соединений и как дополнение другого аналогичного метода — стандартного теста на гры-

зунах [1]. Методика была описана в ряде работ в начале 1970-х Брюсом Эймсом и его группой в Ка-

лифорнийском университете Беркли. 

Тест Эймса является одним из основных методов в скрининговых программах различных стран, 

когда  нужно  сравнительно  быстро  проанализировать  большое  число  соединений  и  отобрать  среди 

них те, которые потенциально могут явиться мутагенами для человека. Такое широкое применение 

этого метода связано с высокой корреляцией между канцерогенной и мутагенной активностями хи-

мических веществ [1, 2]. 

Мутационный  тест  на  Salmonella typhimurium  является  бактериальной  тест-системой  для  учета 

мутаций к прототрофности по гистидину при действии химических соединений и/или их метаболи-

тов,  индуцирующих  мутации  типа  замены  оснований  или  сдвига  рамки  считывания  в  геноме  этого 

организма. 

Мутагены, индуцирующие замены пар оснований, — агенты, вызывающие мутации типа замены 

пар оснований в молекуле ДНК. В данном тесте эти мутации могут происходить или в сайте исход-

ной мутации или в другом сайте хромосомы. 

Мутагены,  индуцирующие  мутации  типа  сдвига  рамки  считывания, — агенты,  вызывающие 

вставку или делецию одной или нескольких пар оснований в молекуле ДНК. 

Данный  метод  предназначен  для  выявления  способности  фармакологических  веществ  или  их 

метаболитов индуцировать генные мутации у индикаторных штаммов Salmonella typhimurium

Фармакологические  средства  с  выраженной  антибактериальной  активностью  изучать  в  тесте 

Эймса нецелесообразно, так как это приведет к гибели тест-объектов. 

Бактерии обрабатываются тестируемым соединением с системой метаболической активации или 

без нее. После инкубации в течение определенного периода времени подсчитывается количество ре-

вертантных колоний у разных тестерных штаммов в сравнении с количеством спонтанных ревертан-

тов в вариантах негативного контроля (необработанные культуры или культуры, обработанные рас-

творителем). 

Если тестируемое соединение и/или его метаболиты обладают мутагенной активностью, то они 

будут индуцировать обратные мутации от ауксо-трофности к прототрофности по гистидину у гисти-

динзависимых  штаммов  Salmonella typhimurium [1]. Схема  постановки  эксперимента  приведена 

на рисунке. 

В расплавленный полужидкий голодный агар вносят при 43–45º 0,1 мл суспензии бактерий ин-

дикаторного штамма (2·108 клеток), 0,1 мл раствора испытуемого вещества в необходимой концен-

трации и 0,5 мл активирующей смеси. Содержимое пробирки перемешивают и быстро наслаивают 

на нижний селективный агар. Чашки инкубируют при 37º в течение 48 часов и учитывают количество 

колоний- ревертантов от ауксотрофности по гистидину к прототрофности. Если вещество проявляет 

мутагенную  активность,  то  количество  ревертантов  на  опытных  чашках  превышает  количество  ре-

вертантов в контроле [1–3]. 

В качестве тестерных организмов используются штаммы Salmonella typhimurium. Минимальный 

набор состоит из штаммов ТА 97, ТА 98 и ТА 100. При необходимости могут использоваться и дру-

гие виды и штаммы микрорганизмов. 

Каждый  штамм  должен  быть  проверен  на  ауксотрофность  по  гистидину,  чувствительность          

к кристаллическому фиолетовому и устойчивость к ампициллину, поскольку эти штаммы содержат 

плазмиду  ркМ101,  кодирующую  устойчивость  к  ампициллину.  Тестерные  штаммы  должны  иметь 

уровень спонтанных ревертантов в пределах ожидаемого на основании литературных данных. 



К.А.Жумашева, Г.П.Погосян и др. 

16 


Вестник Карагандинского университета 

 

 



Рисунок. Схема постановки теста Эймса 

Характеристика  индикаторных  штаммов  Salmonella typhimurium  приведена  в  таблице.  Все 

штаммы  являются  производными  лабораторного  штамма  Salmonella typhimurium LT-2, от  которого 

под действием различных мутагенных агентов были получены ауксотрофные по гистидину мутанты 

G-46, C-207, C-3076 и D-3052. Первый мутант имеет мутацию замены оснований в C-гене гистидино-

вого оперона и ревертирует к прототрофности под действием мутагенов, вызывающих соответствен-

но мутации замены пар оснований. Остальные мутанты несут мутации типа сдвига считывания в C 

(C-207 и C-3076) и D (D-3952)-генах и ревертируют только под действием мутагенов, вызывающих 

этот тип мутаций [1–4]. 

Т а б л и ц а  



Характеристика тест-штаммов Salmonella typhimurium 

Мутации 


Штаммы 

Ауксотрофность 

по гистидину 

rfa uvrB 

Плазмида 

pKM 101 


Тип регистрируемых  

мутаций 


G-45 G-46 



Замена оснований 

TA 1950 

G-46 




–»– 

TA 1534 


D-3052 



Сдвиг считывания 

TA 1535 

G-46 




Замена оснований 

TA 1536 


C-207 



Сдвиг считывания 

TA 1537 

C-3076 




–»– 

TA 1538 


D-3052 



–»– 


TA 100 

G-46 




Замена оснований 

TA 98 


D-3552 



Сдвиг считывания 

 

Таблица  демонстрирует  тип  мутаций  в  штаммах,  а  также  их  отношение  к  ауксотрофности         



по гистидину. Для повышения чувствительности этих мутантов к действию мутагенов в геном инди-

каторных  бактерий  были  внесены  дополнительные  мутации,  которые  позволили  получить  широко 

используемые  в  настоящее  время  штаммы.  Делеция galbiouvrB захватывает  биотиновый  оперон, 

часть галактозного оперона и ген uvrB. Последний дефект вызывает нарушение системы эксцизион-

ной репарации, что еще более повышает чувствительность тестерных штаммов к действию ряда му-

тагенов. Мутация rfa увеличивает проницаемость клеточной стенки вследствие дефектов в полисаха-

ридном слое. 

Широкое применение нашли штаммы, несущие плазмиду pKM 101. Новые штаммы TA 100 и TA 

98, полученные путем передачи этой плазмиды соответственно в штаммы TA 1535 и TA 1538, оказа-

лись более чувствительными к действию ряда веществ, чем исходные бесплазмидные штаммы. 

Для составления активирующей смеси обычно берут S-9 фракцию, НАДФ и глюкозо-6-фосфат. 

Последние представляют собой НАДФН-генерирующую систему: НАДФН служит в качестве донора 

электронов, который переносится на цитохром Р-450. 


Применение микробиологического теста Эймса ...  

Серия «Биология. Медицина. География». № 4(68)/2012 

17 

В работе используют S-9 печени крыс, которым предварительно вводили индукторы микросом. 



В качестве индукторов применяют фенобарбитал, 3-метилхолантрен, полихлорированные бифенилы 

арохлор 1254 или совол [5]. 

Дальнейшее  повышение  чувствительности  теста  Эймса  идет  за  счет  конструирования  новых 

штаммов. Известно, что тестерные штаммы S.typhimurium позволяют обнаружить не только мутаген-

ную  активность,  но  и  устанавливать  вероятные  механизмы  мутагенного  действия,  изучать  зависи-

мость активности от их химической структуры и метаболизм определенных групп соединений в бак-

териальной  клетке.  Все  стало  возможным  в  результате  постоянного  совершенствования  тестерных 

штаммов путем введения новых мутаций, выгодно отличающих их от исходных. В настоящее время 

используют штаммы TA 1535, TA 100, TA 102, регистрирующие мутации  типа замены пар основа-

ний, TA 1538, TA 97 и TA 98 — мутации типа сдвига рамки считывания. 

В отличие от других тестерных штаммов штаммы TA 102, TA 104 и TA 96 содержат в сайте му-

тации пары A-T. Первые 2 штамма имеют охра-мутацию hisG 428 и регистрируют мутации типа за-

мены пар оснований (TA → ЦГ). 

При создании штамма TA 102 использован новый подход [1–3]. Часть гистидинового оперона, 

содержащего аллель hisG 428, была введена в мультикопийную плазмиду pBR322. Полученная таким 

образом плазмида pG1 была перенесена в бактерии с делецией гена hisG. В клетках штамма TA 102 

содержится до 30 копий pAQ1 и 7–8 копий плазмиды pKM101. Увеличение дозы гена-мишени приве-

ло к увеличению чувствительности данного штамма в среднем в 5–12 раз по сравнению с изогенным 

штаммом, содержащим одну копию аллеля hisG 428 в хромосоме. Использование штамма TA 102 по-

зволяет выявлять мутагенную активность гидроперекисей, перекиси водорода, хинонов, фенилгидра-

зина, различных альдегидов и агентов, индуцирующих повреждение тимина (УФ, блеомицин). 

Имеются попытки совмещения в одном тестерном штамме способности регистрировать как му-

тации  сдвига  рамки  считывания,  так  и  мутации  типа  замены  пар  оснований.  Так,  например,  путем 

скрещивания  штамма  S.typhimurium TA 1535 со  штаммом E.coli AG 249 сконструирован  новый 

штамм E.coli AQ 262, содержащий  в  своем  геноме 2 ауксотрофные  мутации — hisG 46 и arg-2 [8]. 

Первая из них позволяет тестировать вещества, индуцирующие мутации в результате замены пар ос-

нований, вторая — выявлять способность к индукции мутаций типа сдвига рамки считывания [4–8]. 

Фармацевтический рынок Казахстана, по некоторым данным, насчитывает более 7000 наимено-

ваний лекарственных средств. Однако только около 10 % от этого числа составляют препараты оте-

чественного  происхождения.  В  последнее  время  казахстанцы  все  чаще  критикуют  качество  прода-

ваемых в стране лекарственных препаратов. Некоторые из лекарств вообще не помогают улучшить 

состояние, но при этом стоят очень дорого. Кроме того, многие медикаменты имеют массу побочных 

эффектов, небезопасных для здоровья. Улучшения качества, а также снижение стоимости разрабаты-

ваемых и производимых лекарственных препаратов, предлагаемых населению, — сегодня важнейшие 

задачи для Республики Казахстан [9]. 

В связи с быстрыми темпами развития фармакологической науки во всем мире значительно уве-

личился  интерес к  органической  химии  как  основному  источнику  биологически  активных  веществ, 

так как не все необходимые потенциальные лекарственные формы можно извлечь из природного сы-

рья. Практически можно сказать, что человека на протяжении всей его жизни окружает химия в сво-

их  различных  проявлениях,  причем  все  процессы  в  его  организме  протекают  по  законам  органиче-

ской и биоорганической химии. 

Особый интерес представляет химия гетероциклических соединений, т.е. имеющих в своем со-

ставе кроме атома углерода другие атомы периодической системы Менделеева. Это связано с целым 

рядом  особых  свойств,  проявляющихся  у  подобных  веществ.  К  данным  свойствам  можно  отнести 

различные виды фунгицидной, акарицидной фармакологической активности, новые оптические свой-

ства получаемых органических соединений, возможность их применения во многих отраслях челове-

ческой  деятельности. 2-Аминобензотиазолы  и  продукты  их  превращений  обладают  широким  спек-

тром биологической активности. Синтезу, исследованиям реакционной способности и фармакологи-

ческих свойств этого класса веществ посвящено большое количество публикаций. В последнее время 

их число значительно возросло, так как среди 2-аминобензотиазолов и продуктов их химических пре-

вращений  выявлены  перспективные  лекарственные  субстанции,  некоторые  из  которых  внедрены       

в медицинскую практику [10]. 

Гетероциклические ароматические амины играют важную роль в живой и неживой природе. Они 

участвуют в процессах жизнедеятельности как активные фрагменты природных соединений, находят 



К.А.Жумашева, Г.П.Погосян и др. 

18 


Вестник Карагандинского университета 

широкое применение в производстве синтетических лекарственных препаратов, искусственных кра-

сителей, пластических масс, гербицидов, ядохимикатов. 

Химическая активность гетероциклических ароматических аминов существенно зависит от при-

роды, положения и числа гетероатомов в ароматическом кольце. Межмолекулярные взаимодействия 

ароматических аминов во многом определяются механизмом водородной связи, поэтому исследова-

ние особенностей этого механизма представляется актуальным. 

Создание и химическая модификация новых производных тиазола и 2-аминобензотиазола фос-

форорганическими соединениями является оправданным в прикладном и теоретическом плане науч-

ным исследованием. Введение в молекулу гетероциклического амина атома фосфора делает эти со-

единения уникальными синтонами для получения разнообразных классов ФОС с практически полез-

ными свойствами. Не менее интересно и введение фосфорнокислого остатка, так как последний обу-

словливает наличие у соединений комплексообразующих свойств и возможность проявления значи-

тельных  фармакологических  эффектов,  например:  противовоспалительного,  жаропонижающего, 

анальгетического, противоартритного и мн. др. [11, 12]. 

Интерес к фосфорорганическим соединениям определился их многообразием и уникальным на-

бором свойств, делающих эти вещества ценными объектами теоретических исследований и придаю-

щих им большую практическую значимость. Наиболее известной сферой использования фосфорорга-

нических соединений является защита сельскохозяйственных растений и животных от вредителей и 

болезней. 

Среди приемов структурной модификации 2-аминобензотиазольного фармакофора особое место 

занимает получение разнообразных производных по аминогруппе. В случае введения в молекулу 

2-аминобензотиазола остатка дикарбоновых кислот, входящих в цикл Кребса и являющихся естест-

венными метаболитами, удается существенно понизить токсичность соединений и, как правило, уве-

личить величину биоэффектов. Другим методом конструирования биологически активных соединений 

на основе 2-аминобензотиазола является синтез гетероаннелированных производных, в которых оста-

ток указанного гетероцикла включен в структуру конденсированной гетероциклической системы [13]. 

Значительные  успехи  в  практическом  использовании  и  важная  роль,  которую  выполняют  фос-

форилированные производные 2-аминотиазола и 2-аминобензотиазола в процессах жизнедеятельно-

сти, являются основой большого и неугасающего интереса к химии этих соединений. С целью оценки 

современного состояния данного направления исследования нами проведен информационный поиск. 

Так, сведения о синтезе строении и биологической активности фосфорилированных тиазолов широко 

представлены в работах отечественных и зарубежных авторов [10–13]. 

Тестирование  на  мутагенность  указанных  химических  веществ,  обладающих  потенциальными 

биологически активными свойствами, необходимо для выявления возможных негативных последст-

вий.  Метод  Эймса  является  наиболее  подходящим  для  определения  мутагенной  активности  произ-

водных тиазола и бензотиазола. 

 

 



References 

1  Harbiyev R.U. Guide to experimental (prior clinical) studying of new pharmacological substances. — Moscow: JSC Me-

ditsina Publishing House, 2005. — 832 p. 

2  Guskova T.A. An assessment of safety of medicines at the stage of prior clinical studying // the Chemical and pharmaceutical 

magazine. — 1990. — № 7. — P. 10–15. 

3  Assessment of a mutagenicity of new medicines: Methodical recommendations. — Moscow, 1994. — 20 p. 

4  Mortelmans K., Zeiger E. The Ames Salmonella/microsome mutagenicity test // Mutat. Res., 2000. — Vol. 455. — P. 29–60. 

5  Belitsky G.A., Fonstein L.M., Hudoley V.Vet al. Sovol as inductor of microsoma enzymes, activating pro-carcinogens // Ex-

perimental oncology. — 1987. — Vol. 9. — № of Zyu. — P. 20–23. 

6  Methods of primary detection of the genetic activity of pollutants of the environment by means of bacterial test systems: Me-

thodical instructions. — Moscow, 1985. — 34 p. 

7  The guide to short-term tests for identification of mutagen and cancerogenic chemicals. Hygienic criteria of a state of envi-

ronment 51. — Geneva: WHO, 1989. — 212 p. 

8  Maron D.M., Ames B.N. Revised methods for the Salmonella mutagenicity test//Mutat. Res. — 1983. — Vol. 113. — № 3–4. — 

P. 173–215. 

9  Dzhilkrist T. Chemistry of heterocyclic connections. — Moscow: Mir, 1996. — 464 p. 

10  Ivansky V.I. Chemistry of heterocyclic connections. — Moscow: Vysshaya shkola, 1978. — 560 p. 


Применение микробиологического теста Эймса ...  

Серия «Биология. Медицина. География». № 4(68)/2012 

19 

11  Drach B.C., Lobanov O.P. New synthesis of phosphorilizated tiazoles. — General Chemistry Journal. — 1978. — Vol. 48. 



— № 9. — P. 1994–1997. 

12  Grapov A.F., Aripov A., Galushina B.B, Supin G.S. Chemistry of organic elements connections. — Leningrad: Nauka, 1976. — 

105 p. 

13  Turan-Zitouni G., Demirayak S., Ozdemir A., Kaplancikli Z.A., Yildiz M.T. Synthesis of some 2- (Benzazole — 2-yl) thioace-



tylamino thiazole derivatives and their antimicrobal activity and toxicity // Eur. J.Med. Chem. 2004. — Vol. 39. — P. 267–272. 

 

 



 

Қ.А.Жұмашева,  Г.П.Погосян,  Л.Қ.Сəлкеева,  А.А.Жортарова,  

Ш.К.Елеупаева,  А.Ж.Шайбек,  С.С.Тыржанова 



1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал