zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2020-60-1-12-18zurniimtpe-1465Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПолиморфизмы генов ферментов репарации ДНК и показатели нестабильности генома у рабочих угольных шахтPolymorphisms of genes of DNA repair enzymes and indicators of genome instability in coal mine workersРыжковаА. В.RyzhkovaA. V.

Рыжкова Анастасия Владимировна, вед. инженер-технолог

Anastasia V. Ryzhkova, leading process engineer

A.VRyzhkova@yandex.ruМининаВ. И.MininaV. I.СоколоваА. О.SokolovaA. O.БакановаМ. Л.BakanovaM. L.ТитовР. А.TitovR. A.ТимофееваА. А.TimofeevaA. A.ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияThe Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»РоссияKemerovo state UniversityRussian Federation202031012020011218Copyright © Рыжкова А.В., Минина В.И., Соколова А.О., Баканова М.Л., Титов Р.А., Тимофеева А.А., 20202020Рыжкова А.В., Минина В.И., Соколова А.О., Баканова М.Л., Титов Р.А., Тимофеева А.А.Ryzhkova A.V., Minina V.I., Sokolova A.O., Bakanova M.L., Titov R.A., Timofeeva A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/1465Введение

Введение. Угольная промышленность — одна из основных сфер экономики многих стран мира. Однако данная сфера деятельности представляет опасность для окружающей среды и здоровья человека. Поскольку Кемеровская область является регионом с развитой промышленностью, проблема поддержания генетического гомеостаза является актуальной. Горнорабочие подвергаются воздействию различных вредных факторов, которые могут выступать в качестве генотоксикантов и тем самым вызывать различные повреждения ДНК.

Цель исследования — изучение ассоциаций полиморфных вариантов генов репарации ДНК с хромосомной нестабильностью у работников угледобывающей промышленности.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведен молекулярно-генетический анализ полиморфных вариантов генов ферментов репарации ДНК (XPD (rs13181), XPG (rs17655), XRCC2 (rs3218536), XRCC3 (rs861536), XRCC4 (rs2075685), XRCC4 (rs1805377)), и выполнен цитогенетический анализ хромосомных аберраций в лимфоцитах крови у 307 работников угольных шахт Кузбасса и 338 жителей Кемеровской области, не работающих на промышленных предприятиях.

Результаты

Результаты. Установлено, что частота аберраций хромосом в группе шахтеров (4,01±0,14) была значимо выше, чем в группе лиц, не работавших на производстве (1,67±0,06, р<0,0000005). Выявлены варианты генов, ассоциированные с наиболее высоким уровнем хромосомных повреждений у шахтеров: XPD (rs13181), XRCC3 (rs861536), XRCC4 (rs2075685).

Выводы

Выводы. Угольное производство оказывает негативное воздействие на геном рабочих и способно привести к формированию цитогенетических нарушений, что определяет необходимость разработки мер комплексной профилактики заболеваний, обусловленных накоплением повреждений ДНК. Результаты исследования позволят расширить имеющиеся представления о формировании индивидуальной чувствительности генетического аппарата человека к воздействию генотоксических факторов, а также сформулировать рекомендации для работников угледобывающего производства в соответствии с их генетическими характеристиками.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Introduction

Introduction. Coal industry is one of the main economy sectors of many countries. However, it poses a danger to the environment and human health. Since the Kemerovo region is a region with a developed industry, the problem of maintaining genetic homeostasis is highly relevant. Miners are exposed to various harmful factors that can act as genotoxicants and cause various DNA damage.

The aim of the study was to explore the associations of polymorphic variants of DNA repair genes with chromosomal instability in coal mining workers.

Materials and methods

Materials and methods. Polymorphic variants of genes of enzymes of reparation DNA (XPD (rs13181), XPG (rs17655), XRCC2 (rs3218536), XRCC3 (rs861536), XRCC4 (rs2075685), XRCC4 (rs1805377)) and chromosomal aberrations in blood lymphocytes of 307 miners of coal mines in Kuzbass, 338 residents of the Kemerovo region who did not work in industrial enterprises were analyzed.

Results

Results. The frequency of chromosomal aberrations in the group of miners (4.01±0.14) was significantly higher than in the group of individuals who did not work in production (1.67±0.06, p<0.0000005). We found that allelic variants in genes XPD (rs13181), XRCC3 (rs861536), XRCC4 (rs2075685), are associated with the increased chromosomal damage in miners.

Conclusions

Conclusions. Coal production has a negative impact on the genome of workers and can lead to the formation of cytogenetic disorders, which determines the need to develop measures for the comprehensive prevention of diseases caused by the accumulation of DNA damage. The results of the study will expand the existing understanding of the formation of the human genetic apparatus individual sensitivity to the effects of genotoxic factors, as well as formulate recommendations for coal mining workers in accordance with their genetic characteristics.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interests.

 

 

шахтерыхромосомные аберрациигены ферментов репарации ДНКminerschromosomal aberrationsDNA repair enzyme genesИсследование было поддержано государственным заданием на 2019–2021 гг. №ГЗ 0352–2019–0011 (ЕГИСУ НИОКР АААА-А17–117041410052–4).The study was supported by State task to 2019–2021 years. No. GZ 0352–2019–0011 (EGIS R & d AAAA-A17–117041410052–4).ReferencesХорошилова Л.С., Табакаева Л.М., Харин Д.В. О профессиональной заболеваемости работников угольной отрасли промышленности Кузбасса. Безопасность труда в промышленности. 2008; 10.Khoroshilova L.S., Tabakaeva L.M., Kharin D.V. On the occupational morbidity of workers in the coal industry of Kuzbass. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2008; 10. (in Russian)Hsu T.C. Genetic instability in the human population: a working hypothesis. Hereditas. 1998; 4: 1–9.Hsu T.C. Genetic instability in the human population: a working hypothesis. Hereditas. 1998; 4:1–9.Kloosterman WP, Hochstenbach R . Deciphering the pathogenic consequences of chromosomal aberrations in human genetic disease. Mol Cytogenet. 2014; 7: 100–12. DOI: 10.1186/ s13039-014-0100-9.Kloosterman WP, Hochstenbach R. Deciphering the pathogenic consequences of chromosomal aberrations in human genetic disease. MolCytogenet. 2014; 7: 100–12. DOI: 10.1186/s13039-014-0100-9.Сальникова Л.Е., Чумаченко А.Г., Лаптева Н.Ш., Веснина И.Н., Кузнецова Г.И., Рубанович А.В. Аллельные варианты полиморфных генов, сопряженные с повышенной частотой хромосомных аберраций. Генетика. 2011; 47 (11): 1536–44.Salnikova L.E., Chumachenko A.G., Lapteva N.S., Vesnina I. N., Kuznecova G. I., Rubanovich A.V. Allelic variants of polymorphic genes associated with a higher frequency of chromosome aberrations. Genetika. 2011; 47 (11): 1364–71 (in Russian).Минина В.И., Нелюбова Ю.А., Савченко Я.А. Тимофеева А.А., Астафьева Е.А., Баканова М.Л. и др. Оценка повреждений хромосом у рабочих угольных теплоэлектростанций. Мед. труда и пром. экол. 2019; 3: 149–54.Minina V.I., Nelyubova Y.A., Savchenko Y.A., Timofeeva A.A., Astaf ’eva E.A., Bakanova M.L. et al. Estimation of chromosome disorders in workers at coal thermal power plant. Med. truda i prom ekol. 2019; 3: 149–54. DOI:10.31089/1026-9428-2019-3-149-154 (in Russian).Бочков Н.П., Чеботарев А.Н., Катосова Л.Д., Платонова В.И. База данных для анализа количественных характеристик частоты хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов периферической крови человека. Генетика. 2001; 37 (4): 549–57.Bochkov N.P., Chebotarev A.N., Katosova L.D., Platonova V.I. Database for the analysis of quantitative characteristics of the frequency of chromosomal aberrations in a culture of human peripheral blood lymphocytes. Genetika. 2001; 37(4): 549–57 (in Russian).Дружинин В.Г. Количественные характеристики частоты хромосомных аберраций в группе жителей крупного промышленного региона Западной Сибири. Генетика. 2003; 39 (10): 1373–80.Druzhinin V.G. Quantitative characteristics of the frequency of chromosomal aberrations in the group of residents of a large industrial region of Western Siberia. Genetika. 2003; 39(10): 1373– 80 (in Russian).Минина В.И., Кулемин Ю.Е., Толочко Т.А., Мейер А.В., Савченко Я.А., Волобаев В.П. и др. Генотоксические эффекты воздействия производственной среды у шахтеров Кузбасса. Мед. труда и пром. экол. 2015; 5: 4–8.Minina V.I, Kulemin Y.E, Tolochko T.A, Mejer A.V., Savchenko Y.A., Volobaev V.P. et al. Genotoksicheskie eff ekty vozdejstviya proizvodstvennoj sredy u shahterov Kuzbassa. Med. truda i prom. ekol. 2015; 5: 4–8 (in Russian).Monaco R., Rosal R., Dolan M.A., Pincus M.R., Freyer G., Brandt R. Conformational eff ects of a common codon 751 polymorphism on the C-terminal domain of the xerodermapigmentosum D protein. J. Carcinog. 2009; 8: 12. DOI:10.4103/1477- 3163.54918.Monaco R., Rosal R., Dolan M.A., Pincus M.R., Freyer G., Brandt R. Conformational eff ects of a common codon 751 polymorphism on the C-terminal domain of the xerodermapigmentosum D protein. J. Carcinog. 2009; 8: 12. DOI:10.4103/1477- 3163.54918.Junop M.S., Modesti M., Guarné A., Ghirlando R., Gellert M., Yang W. Crystal structure of the XRCC4 DNA repair protein and implications for end joining. EMBO J. 2000; 19 (22): 5962–70. DOI:10.1093/emboj/19.22.5962.Junop M.S., Modesti M., Guarné A., Ghirlando R., Gellert M., Yang W. Crystal structure of the XRCC4 DNA repair protein and implications for end joining. EMBO J. 2000; 19 (22): 5962–70. DOI: 10.1093/emboj/19.22.5962.Wlodarczyk M, Nowicka G. XPD gene rs13181 polymorphism and DNA damage in human lymphocytes. Biochem. Genet. 2012; 50 (11–2): 860–70. DOI: 10.1007/s10528-012-9526-0.Wlodarczyk M, Nowicka G. XPD gene rs13181 polymorphism and DNA damage in human lymphocytes. Biochem. Genet. 2012; 50 (11–2): 860–70. DOI: 10.1007/s10528-012-9526-0.Xiao S., Cui S., Lu X., Guan Y., Li D., Liu Q. et al. Th e ERCC2/XPD Lys751Gln polymorphism affects DNA repair of benzo[a]pyrene induced damage, tested in an in vitro model. Toxicol In Vitro. 2016; 34: 300–8. DOI: 10.1016/j.tiv.2016.04.015 .Xiao S., Cui S., Lu X., Guan Y., Li D., Liu Q. et al. The ERCC2/XPD Lys751Gln polymorphism affects DNA repair of benzo[a]pyrene induced damage, tested in an in vitro model. Toxicol In Vitro. 2016; 34: 300–8. DOI: 10.1016/j.tiv.2016.04.015 .Соколова А.О. Вклад полиморфизма генов XpD и XpС в формирование хромосомных аберраций у здоровых шахтеров. Материалы симпозиума XIV: Международной научно-практической конференции «Образование, наука, инновации: вклад молодых исследователей». Кемерово, 22–24 апр., 2019 г.Sokolova AO. Vklad polimorfizma genov XРD i XРC v formirovanie hromosomnyh aberracij u zdorovyh shahterov. Мaterialy simpoziuma XIV: Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii “Obrazovanie, nauka, innovacii: vklad molodyh issledovatelei”. Kemerovo, 22–24 apr., 2019. (in Russian)Matullo G., Palli G., Matullo D., Guarrera S., Carturan S., Celentano E. et al. XRCC1, XRCC3, XPD gene polymorphisms, smoking, and (32) P-DNA adducts in a sample of healthy subjects. Carcinogenesis. 2001; 22(9): 1437–45. DOI:10.1093/carcin/22.9.1437.Matullo G., Palli G., Matullo D., Guarrera S., Carturan S., Celentano E. et al. XRCC1, XRCC3, XPD gene polymorphisms, smoking, and (32) P-DNA adducts in a sample of healthy subjects. Carcinogenesis. 2001; 22(9):1437–1445. DOI:10.1093/carcin/22.9.1437.Shakeri M., Zakeri F., Changizi V., Rajabpour M.R ., Farshidpour M.R. Cytogenetic effects of radiation and genetic polymorphisms of the XRCC1 and XRCC3repair genes in industrial radiographers. Radiat Environ Biophys. 2019; 58(2): 247–55. DOI:10.1007/s00411-019-00782-5.Shakeri M., Zakeri F., Changizi V., Rajabpour M.R., Farshidpour M.R. Cytogenetic effects of radiation and genetic polymorphisms of the XRCC1 and XRCC3repair genes in industrial radiographers. Radiat Environ Biophys. 2019; 58(2): 247–255. DOI:10.1007/s00411-019-00782-5.Уржумов П.В., Возилова А.В., Донов П.Н., Блинова Е.А., Аклеев А.В. Связь полиморфизма генов систем репарации ДНК с повышенным уровнем хромосомных аберраций у облученных лиц. Медико-биологические проблемы жизнедеятельности. 2014; 1(11): 59–64.Urzhumov P.V., Vozilova A.V., Donov P.N., Blinova E.A., Akleev A.V. Th e relationship of DNA polymorphism of DNA repair systems with an increased level of chromosome aberrations in irradiated individuals. Mediko-biologicheskie problem zhiznedeyatel’nosti. 2014; 1(11): 59–64 (in Russian)Hsu N.Y., Wang H.C,. Wang C.H. Lung cancer susceptibility and genetic polymorphism of DNA repair gene XRCC4 in Taiwan. Cancer Biomark. 2009; 5(4): 159–65. DOI:10.3233/CBM-2009- 0617.Hsu N.Y., Wang H.C,. Wang C.H. Lung cancer susceptibility and genetic polymorphism of DNA repair gene XRCC4 in Taiwan. Cancer Biomark. 2009; 5(4): 159–65. DOI:10.3233/CBM-2009-0617.Ding Y, Li LN. Association between single nucleotide polymorphisms of X-ray repair cross-complementing protein 4 gene and development of pancreatic cancer. Genetics and Molecular Research. 2015; 14(3): 9626–32. DOI: 10.4238/2015.august. 14.25.Ding Y, Li LN. Association between single nucleotide polymorphisms of X-ray repair cross-complementing protein 4 gene and development of pancreatic cancer. Genetics and Molecular Research. 2015; 14(3): 9626–32. DOI: 10.4238/2015.august.14.25.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.