Сотрудники лаборатории радиоуглеродных методов анализа НГУ совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) и Научно-исследовательского института экспериментальной и клинической медицины провели исследования скорости выведения метанола из организма лабораторных мышей и показали, что метанол необратимо связывается с элементами клеток печени, в частности с молекулами ДНК мышей, и разрушает ее. Для этого учёные использовали метод ускорительной масс-спектрометрии.
Ускорительная масс-спектрометрия (УМС) предназначена для сверхчувствительного анализа изотопного состава вещества. Лаборатория радиоуглеродных методов анализа (ЛРМА) НГУ проводит свои исследования в новосибирском Академгородке на базе разработанного и созданного в ИЯФ СО РАН единственного в России ускорительного масс-спектрометра.
— Обычный метод определения доли 14C заключается в подсчете количества радиоактивных распадов, но так как эта доля чрезвычайно мала, он требует большого количества вещества. Метод масс-спектрометрии заключается в прямом подсчете количества атомов радиоуглерода, поэтому он обладает гораздо большей чувствительностью. Ближайшие к нам ускорительные масс-спектрометры находятся в Европе и США, поэтому спрос на анализ образцов на нашей установке от ученых самых разных специальностей — геологов, археологов, медиков, химиков и многих других — очень велик. В год на масс-спектрометре ИЯФ СО РАН исследуется около 1000 образцов из 20 организаций, — комментирует заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией НГУ, академик РАН Василий Пархомчук.
Самцам мышей однократно вводили метанол, меченный радиоуглеродом 14С, в дозировке 20 мкл и радиоактивностью 20 Бк. Затем отбирали необходимые для исследования органы (печень, почки, легкие и мозг) и проводили необходимую для УМС-анализа пробоподготовку, которая заключается в превращении углерода образца в графитоподобное состояние.
— В нашей лаборатории разрабатывается уникальный метод подготовки проб к УМС-анализу. Традиционный метод, применяемый в большинстве мировых лабораторий, заключается в сжигании образца и длительной сложной очистке выделяющегося углекислого газа от всевозможных примесей. Мы же используем адсорбционно-каталитический метод, когда из газового потока с помощью селективного сорбента отбирается углекислый газ, а остающиеся примеси просто удаляются из системы. Затем проводится реакция восстановления СО 2 водородом и получения элементарного углерода. Эта система гораздо дешевле, работает проще и быстрее, что особенно важно для биомедицинских исследований со множеством образцов, — говорит старший научный сотрудник лаборатории радиоуглеродных методов анализа НГУ и Института катализа СО РАН Екатерина Пархомчук.
Образцы органов мышей отбирали через 1 час, 3 часа, 10 часов и 24 часа после введения метанола. Анализ на ускорительном масс-спектрометре показал, что метка 14С присутствовала во всех образцах органов. Учёные увидели, что в почках, лёгких и мозге количество метанола, меченного 14С, снижается со временем. Причём быстрее всего метанол выводится из головного мозга мышей. В то время как в печени его уровень остаётся практически неизменным. Это говорит о необратимых процессах в органе, вызванных взаимодействием спирта с клетками печени. Исследования на ускорительном масс-спектрометре также показали, что значительное превышение 14С наблюдается и в ДНК печени при хроническом введении метанола в течение 5 недель.
— Можно было даже численно посчитать количество меток, оставшихся в ДНК, оказалось, что один нуклеотид из 50–80 штук содержит одну метку 14С, то есть необратимо связан с метаболитами метанола, — говорит Пётр Калинкин, научный сотрудник лаборатории радиоуглеродных методов анализа НГУ и Института катализа СО РАН.
— Портится именно генетический материал клеток. А если портится генетический материал, то клетка уже не может воспроизводиться и давать здоровую ткань. Важно то, что необратимые изменения печени возникают при очень низких концентрациях метанола, и можно предположить, что причиной алкогольного цирроза печени является хроническое воздействие и накопление метанола и продуктов его метаболизма в печени при его малом содержании в напитке. Поэтому очень важно контролировать качество потребляемых спиртных напитков и не увлекаться алкоголем из неизвестных источников, отдавая предпочтение спирту с высокой степенью чистоты. Стоит также иметь в виду, что при домашнем изготовлении вин следует строго придерживаться технологии, например, тщательно отделять мезгу (кожура и мякоть) от яблочного сока, поскольку длительное брожение мезги приводит к повышенному содержанию метанола, — уточняет старший научный сотрудник лаборатории радиоуглеродных методов анализа НГУ и Института катализа СО РАН, Екатерина Пархомчук.
Сегодня в лаборатории радиоуглеродных методов анализа используют метод ускорительной масс-спектрометрии для фундаментальных и прикладных задач. Например, при тестировании новых лекарственных препаратов и влиянии их на разные органы человека. Кроме того, с помощью УМС традиционно проводят датирование геологических и археологических образцов, а также старинных книг, икон и останков человека и животных. Предложен сверхчувствительный неинвазивный и безопасный метод диагностики бактерии Helicobacter pylori в организме человека.
