zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2020-4-226-231zurniimtpe-2435Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESХромосомные аберрации у рабочих угольных шахт, больных легочными заболеваниямиChromosomal aberrations in coal mine workers with lung diseaseshttps://orcid.org/0000-0003-0754-306XСавченкоЯ. А.SavchenkoYa. A.

ст. науч. сотр., канд. биол. наук

Советский пр-т, 18, Кемерово, Россия, 650000

yasavchenko@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3485-9123МининаВ. И.MininaV. I.

Советский пр-т, 18, Кемерово, Россия, 650000

ул. Красная, 6, Кемерово, Россия, 650000

Kemerovo, 18, Sovetskiy Ave., Russia, 650099 

6, Krasnaya str., Kemerovo, Russia, 650000

https://orcid.org/0000-0002-1238-2427БакановаМ. Л.BakanovaM. L.https://orcid.org/0000-0001-7355-9882ВолобаевВ. П.VolobaevV. P.https://orcid.org/0000-0002-9063-0158ТимофееваА. А.TimofeevaA. A.https://orcid.org/0000-0002-5841-6311АстафьеваЕ. А.Astaf ’evaE. A.ГоловинаТ. А.GolovinaT. A.https://orcid.org/0000-0002-5534-2062ДружининВ. Г.DruzhininV. G.https://orcid.org/0000-0002-8560-6719ГлушковА. Н.GlushkovA. N.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 FederationФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный унив ерситет»РоссияThe Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Kemerovo State UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Кемеровский государственный унив ерситет»РоссияKemerovo State UniversityRussian Federation20202204202004226231Copyright © Савченко Я.А., Минина В.И., Баканова М.Л., Волобаев В.П., Тимофеева А.А., Астафьева Е.А., Головина Т.А., Дружинин В.Г., Глушков А.Н., 20202020Савченко Я.А., Минина В.И., Баканова М.Л., Волобаев В.П., Тимофеева А.А., Астафьева Е.А., Головина Т.А., Дружинин В.Г., Глушков А.Н.Savchenko Y.A., Minina V.I., Bakanova M.L., Volobaev V.P., Timofeeva A.A., Astaf ’eva E.A., Golovina T.A., Druzhinin V.G., Glushkov A.N.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/2435Введение

Введение. Известно, что, несмотря на достижения современной науки и техники и внедрение современных безопасных технологий на угледобывающих предприятиях, работа в угольных шахтах остается одной из самых опасных для здоровья. Установлено, что у шахтеров одной из наиболее важных и весомых причин в развитии профессиональных заболеваний остается патология органов дыхания. Шахтеры, работающие в подземных условиях, подвергаются длительному воздействию комплекса вредных физических и химических факторов, которые способствуют не только повышению риска различных хронических профессиональных заболеваний, но и генотоксическому риску. Учет хромосомных аберраций является одним из наиболее высокочувствительных методов биологической индикации, который позволяет оценить общие закономерности и специфику воздействия генотоксического воздействия.

Цель исследования — проведение хромосомного анализа соматических клеток работников угольных шахт Кузбасса, больных профессиональными легочными патологиями.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для оценки генотоксического воздействия производственной среды угольных шахт проведен цитогенетический анализ хромосомных аберраций в лимфоцитах крови 169 шахтеров, больных легочными заболеваниями. Из них 93 человека имели диагноз «хронический пылевой бронхит», а 76 человек — «антракосиликоз». Для сравнения были использованы данные цитогенетического анализа 376 условно здоровых шахтеров, без признаков легочных заболеваний. В качестве контроля были исследованы 250 индивидов мужского пола, не работавших на промышленных предприятиях. Материалом для исследования послужила цельная периферическая кровь. Культивирование клеток крови осуществлялось по стандартному полумикрометоду. Доля аберрантных метафаз определялась путем подсчета частоты метафаз c аберрациями хромосом (в процентах от изученного числа клеток).

Результаты

Результаты. Установлено, что частота аберраций хромосом в группе шахтеров, больных легочными заболеваниями (5,04±2,40%,) и здоровых шахтеров (4,12±2,32%) была значимо выше, чем в группе индивидов, не работавших на производстве (1,78±1,26%, р<0,00001). У шахтеров с легочными патологиями зафиксировано значимое увеличение аберрантных клеток, одиночных фрагментов и аберраций хроматидного типа по сравнению со здоровыми шахтерами.

Выводы

Выводы. Результаты исследования свидетельствуют о высокой генотоксической опасности условий труда на угольных шахтах. Хронические легочные заболевания у шахтеров, вызванные длительным контактом с производственными факторами, сопровождаются статистически значимым увеличением хромосомной нестабильности в лимфоцитах периферической крови. Наиболее высокие значения частоты хромосомных нарушений были зафиксированы у шахтеров, выполняющих основные производственные операции. Получены данные о модифицирующем влиянии стажа работы на частоту некоторых типов хромосомных аберраций у шахтеров. Показано, что у курящих шахтеров со стажем более 20 лет регистрировалось повышение уровня аберраций хромосомного типа.

Introduction

Introduction. It is known that despite the achievements of modern science and technology and the introduction of modern safe technologies in coal mining enterprises, working in coal mines remains one of the most dangerous for health. It is established that one of the most important and signifi cant causes of occupational diseases in miners is respiratory pathology. Miners working in underground conditions are exposed to a long-term set of harmful physical and chemical factors that contribute not only to increasing the risk of various chronic occupational diseases, but also to genotoxic risk. Accounting for chromosomal aberrations is one of the most highly sensitive methods of biological indication, which allows us to assess the General patterns and specifi cs of the impact of genotoxic exposure.

The aim of the study is to conduct a chromosomal analysis of somatic cells of workers of Kuzbass coal mines who are suffering from occupational pulmonary pathologies.

Materials and methods

Materials and methods. To assess the genotoxic impact of the production environment of coal mines, a cytogenetic analysis of chromosomal aberrations in the blood lymphocytes of 169 miners with lung diseases was performed. Of these, 93 people were diagnosed with “chronic dust bronchitis”, and 76 people — “anthracosilicosis”. For comparison, we used data from cytogenetic analysis of 376 conditionally healthy miners, without signs of lung diseases. As a control, 250 male individuals who did not work in industrial enterprises were studied. The material for the study was whole peripheral blood. Blood cells were cultured using a standard semi-micrometer method. The proportion of aberrant metaphases was determined by calculating the frequency of metaphases with chromosome aberrations (as a percentage of the studied number of cells).

Results

Results. It was found that the frequency of chromosome aberrations in the group of miners with lung diseases (5.04±2.40%) and healthy miners (4.12±2.32%) was signifi cantly higher than in the group of individuals who did not work in production (1.78±1.26%, p<0.00001). There was a signifi cant increase in aberrant cells, single fragments, and chromatid-type aberrations in miners with pulmonary pathologies compared to healthy miners.

Conclusions

Conclusions. The results of the study indicate a high genotoxic hazard of working conditions in coal mines. Chronic lung diseases in miners caused by prolonged contact with production factors are accompanied by a statistically signifi cant increase in chromosomal instability in peripheral blood lymphocytes. The highest values of the frequency of chromosomal abnormalities were recorded in  miners performing basic production operations. Data were obtained on the modifying eff ect of work experience on the frequency of certain types of chromosomal aberrations in miners. It is shown that smoking miners with more than 20 years of experience registered an increase in the level of chromosomal aberrations.  

хромосомные аберрацииугольные шахтышахтерылегочные заболеванияchromosomal aberrationscoal minesminerslung diseasesИсследование было поддержано грантом РФФИ 20-44-420012 р_а.The study was supported by the RFBR grant 20-44-420012 p_a.ReferencesАнферов Б.А., Кузнецова Л.В. Проблемы и перспективы комплексного освоения угольных месторождений Кузбасса. Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН; 2009.Anferov B.A., Kuznetcova L.V. Problemy i perspektivy kompleksnogo osvoeniya ugol’nyh mestorozhdeniyi Kuzbassa. Kemerovo: Institut uglya i uglekhimii SO RAN; 2009.Мартынова Н. А ., Кислицына В.В. Профессиональная заболеваемость шахтеров (обзор литературы). Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2017; 5(72): 46–52. DOI: 10.5281/zenodo.1115460.Martynova N.A., Kislitcyna V.V. Occupational morbidity of miners (literature review). Zdorov’e. Meditcinskaya ekologiya. Nauka. 2017; 5(72): 46–52. DOI: 10.5281/zenodo.1115460 (in Russian).Олещенко А.М., Захаренков В.В., Суржиков Д.В., Панаиотти Е.А., Цай Л.В. Оценка риска заболеваемости рабочих угольных разрезов Кузбасса. Мед. труда и пром. экол. 2006; 6: 13–6.Oleshchenko A.M., Zaharenkov V.V., Surzhikov D.V., Panaiotti E.A., Tcai L.V. Assessment of the risk of morbidity of working coal mines in Kuzbass. Med. truda i prom. ekol. 2006; 6: 13–6 (in Russian).Мендиякова Е.В., Семенихин В.А., Одинцева О.В. Показатели вентиляционной функции легких при различных формах пневмокониоза в динамическом наблюдении у шахтеров Кузбасса. Мед. труда и пром. экол. 2011; 12: 21–4.Mendiyakova E.V., Semenikhin V.A., Odintceva O.V. Indicators of lung ventilation function in various forms of pneumoconiosis in dynamic observation of Kuzbass miners. Med. truda i prom. ekol. 2011; 12: 21–24 (in Russian).Захаренков В.В., Гафаров Н.И., Панев Н.И., Кучер А.Н., Фрейдин М.Б., Рудко А.А. и др. Генетические факторы риска развития антракосиликоза у работников угледобывающих предприятий Кузбасса. Медицина в Кузбассе. 2012; 11(4): 50–4.Zakharenkov V.V., Gafarov N.I., Panev N.I., Kucher A.N., Freidin M.B., Rudko A.A. and others. Genetic risk factors for the development of anthracosilicosis in workers of Kuzbass coal mining enterprises. Meditcina v Kuzbasse. 2012; 11(4): 50–4 (in Russian).Armutcu F., Gun B.D., Altin R., Gurel A. Examination of lung toxicity, oxidant/antioxidant status and effect of erdosteine in rats kept in coal mine ambience. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2007; 24(2): 106–13. DOI: 10.1016/j.etap.2007.03.002.Armutcu F., Gun B.D., Altin R., Gurel A. Examination of lung toxicity, oxidant/antioxidant status and effect of erdosteine in rats kept in coal mine ambience. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2007; 24(2): 106–13. DOI: 10.1016/j.etap.2007.03.002.Leon-Mejia G., Silva L.F., Civeira M.S., Oliveira M.L., Machado M., Villela I.V. et al. Cytotoxicity and genotoxicity induced by coal and coal fl y ash particles samples in V79 cells. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2016; 23(23): 24019–031. DOI: 10.1007/s11356-016-7623-z.Leon-Mejia G., Silva L.F., Civeira M.S., Oliveira M.L., Machado M., Villela I.V. et al. Cytotoxicity and genotoxicity induced by coal and coal fl y ash particles samples in V79 cells. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2016; 23(23): 24019–24031. DOI: 10.1007/s11356-016-7623-z.Васильева З.Ж., Берсимбаев Р.И., Бекманов Б.О., Воробцова И.Е. Полиморфизм генов репарации ДНК XRCC1, XRCC3 и уровень хромосомных аберраций у рабочих уранового производства. Радиационная биология. Радиоэкология. 2012; 52(1): 25–31.Vasil’eva Z.Zh., Bersimbaev R.I., Bekmanov B.O., Vorobtcova I.E. Polymorphism of DNA repair genes XRCC1, XRCC3 and the level of chromosomal aberrations in uranium production workers. Radiatcionnaya biologiya. Radioekologiya. 2012; 52(1): 25–31 (in Russian).Celik M., Donbak L., Unal F., Yuzbasioglu D., Aksoy H., Yilmaz S. Cy togenic damage in workers from a coalf ired power plant. Mutat . R e s. 2007; 627(2): 158–63. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2006.11.003.Celik M., Donbak L., Unal F., Yuzbasioglu D., Aksoy H., Yilmaz S. Cytogenic damage in workers from a coal-fi red power plant. Mutat. Res. 2007; 627(2): 158–163. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2006.11.003.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 Yu.E., Tolochko T.A., Meier A.V., Savchenko Ya.A., Volobaev V.P. and others. Genotoxic eff ects of the production environment in Kuzbass miners. Med. truda i prom. ekol. 2015; 5: 4–8 (in Russian).Donbak L., Rencuzogullari E., Yavuz A., Topaktas M. The genotoxic risk of underground coal miners from Turkey. Mutat. Res. 2005; 588(2): 82–7. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2005.08.014.Donbak L., Rencuzogullari E., Yavuz A., Topaktas M. The genotoxic risk of underground coal miners from Turkey. Mutat. Res. 2005; 588(2): 82–87. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2005.08.014.Santa Maria S.R., Arana M., Ramirez O. Chromosomal aberrations in peripheral lymphocytes from male native miners working in the Peruvian Andes. Genetics and Molecular Biology. 2007; 30(4): 1135–8. DOI: 10.1590/S1415-47572007000600017.Santa Maria S.R., Arana M., Ramirez O. Chromosomal aberrations in peripheral lymphocytes from male native miners working in the Peruvian Andes. Genetics and Molecular Biology. 2007; 30(4): 1135-8. DOI: 10.1590/S1415-47572007000600017.Volobaev V.P., Sinitsky M.Y., Larionov A.V., Druzhinin V.G., Gafarov N.I., Minina V.I. et al. Modifying infl uence of occupational infl ammatory diseases on the level of chromosome aberrations in coal miners. Mutagenesis. 2016; 31(2): 225–9. DOI: 10.1093/mutage/gev080.Volobaev V.P., Sinitsky M.Y., Larionov A.V., Druzhinin V.G., Gafarov N.I., Minina V.I. et al. Modifying influence of occupational infl ammatory diseases on the level of chromosome aberrations in coal miners. Mutagenesis. 2016; 31(2): 225–229. DOI: 10.1093/mutage/gev080.Ulker O.C., Ustundag A., Duydu Y., Yucesoy B, Karakaya A. Cytogenetic monitoring of coal workers and patients with coal workers’ pneumoconiosis in Turkey. Environ. Mol. Mutagen. 2008; 49(3): 232–237. DOI: 10.1002/em.20377.Ulker O.C., Ustundag A., Duydu Y., Yucesoy B, Karakaya A. Cytogenetic monitoring of coal workers and patients with coal workers’ pneumoconiosis in Turkey. Environ. Mol. Mutagen. 2008; 49(3): 232–237. DOI: 10.1002/em.20377.Smerhovsky Z., Landa K., Rossner P., Juzova D., Brabec M., Zudova Z. et al. Increased risk of cancer in radon-exposed miners with elevated frequency of chromosomal aberrations. Mutat. Res. 2002; 514(1-2): 165-76.Smerhovsky Z., Landa K., Rossner P., Juzova D., Brabec M., Zudova Z. et al. Increased risk of cancer in radon-exposed miners with elevated frequency of chromosomal aberrations. Mutat. Res. 2002; 514(1–2): 165–76.Окс Е.И., Куракин В.А., Абашкин А.О. Оценка условий труда и расчет допустимого (безопасного) стажа основных профессий угольных шахт Кузбасса. Мед. труда и пром. экол. 2015; 3: 147–150.Oks E.I., Kurakin V.A., Abashkin A.O. Assessment of working conditions and calculation of acceptable (safe) length of service in the main professions of Kuzbass coal mines. Med. truda i prom. ekol. 2015; 3: 147–150 (in Russian).Рогалис В.С., Шилов А.А., Грибанов Н.И., Буракшаева А.В. Радиоактивный газ радон в угольной шахте — серьезная опасность для шахтеров. Уголь. 2014; 1(1054): 42–45.Rogalis V.S., Shilov A.A., Gribanov N.I., Burakshaeva A.V. Radon radioactive gas in a coal mine — a serious danger to miners. Ugol’. 2014; 1(1054): 42–5 (in Russian).Рогалис В.С., Павленко М.В., Шилов А.А. Сочетание воздействия угольной пыли и радиации на здоровье шахтеров. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016; 3: 109–120.Rogalis V.S., Pavlenko M.V., Shilov A.A. Sochetanie vozdeistviya ugol’noj pyli i radiatcii na zdorov’e shahterov. Gornyi informatcionno-analiticheskiy byulleten’ (nauchno-tekhnicheskiyi zhurnal). 2016; 3: 109–120 (in Russian).

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