Из многочисленных физических факторов мутагенное действие на клетки человека изучалось только в отношении ионизирующих излучений. Поскольку речь идет о хромосомных и геномных мутациях, то можно говорить о цитогенетических эффектах облучения у человека. Этот раздел в радиационной генетике человека последнее время предлагают выделять в виде самостоятельного.

Как известно из экспериментальной радиационной генетики, ионизирующие излучения могут вызвать разрывы хромосом, инактивацию центромеры, поражение веретена деления или неправильное его образование, что и приводит к возникновению различных хромосомных или геномных мутаций.

Цитогенетические эффекты облучения у человека целесообразно рассматривать отдельно для зародышевых и для соматических клеток.

В результате многочисленных исследований действия различных вирусов на хромосомы человека и млекопитающих in vivo и in vitro установлено, таким образом, что многие вирусные инфекции сопровождаются отчетливым повышением числа клеток с разрывами хромосом.

В отношении действия некоторых вирусов in vivo на хромосомы разных индивидуумов и для одного и того же вируса, но изучаемого в разные годы или различными авторами, данные противоречивы.

В отличие от этого результаты исследований действия разных вирусов на культуры клеток человека и млекопитающих у большинства авторов хорошо соответствуют друг другу: установлено повреждение хромосом при инфицировании клеток большинством исследованных вирусов. Обнаружено также действие вирусов на клеточный цикл (как правило, подавление деления) и появление в клетках целого ряда нарушений, связанных с повреждением ахроматического аппарата клетки (анэуплоидия, полиплоидия, многополюсные митозы, гигантские ядра и др.).

Цитогенетические исследования на культурах клеток направлены главным образом на выяснение двух вопросов: каковы закономерности повреждающего действия вирусов на хромосомы (типы разрывов и их локализация) и каков механизм повреждающего действия вирусов на хромосомы.

Целый ряд заболеваний у человека обусловлен численными или структурными изменениями в эволюционно сложившемся хромосомном наборе. Возможные мутагенные факторы, вызывающие эти нарушения, относятся к трем основным типам: физические (ионизирующая радиация), химические и биологические (вирусы н расстройства метаболизма).

Действе этих факторов на хромосомы у человека изучено in vivo — в культуре лейкоцитов периферической крови и клетках костного мозга пациентов и in vitro — в экспериментальных работах на культурах различных клеток.

Установлено, что в результате действия всех мутагенов в хромосомных наборах человека возникают численные и структурные изменения тех же типов, которые обнаружены у многих животных и растений.

Хромосомы человека высокочувствительны к действию ионизирующей радиации. Несмотря на большие противоречия в данных, полученных разными исследователями, есть основания полагать, что имеется связь между облучением родителей и дефектами развития в их потомстве, обусловленными хромосомными повреждениями. Действие ионизирующей радиации на соматические клетки человека сопровождается появлением разрывов и перестроек хромосом, которые оценены качественно и количественно. Установлено, что разрывы хромосом в клетках человека вызываются не только рентгенотерапевтическим, но и рентгенодиагностическим облучением. Аберрации, возникшие в костном мозгу в результате действия ионизирующей радиации, обнаруживаются в культуре лейкоцитов периферической крови через много лет после облучения.

Мутагенными свойствами обладают многие лекарственные препараты. Их применение вызывает у больных разрывы хромосом, сопровождающиеся появлением всех типов хромосомных аберраций. Такое действие оказывают ингибиторы синтеза ДНК, алкилирующие агенты, входящие в состав некоторых антибиотиков, цитостатических и ряда других химиотерапевтических препаратов.

Действие многих вирусов также влечет за собой появление в культуре периферической крови пациентов многочленных разрывов и перестроек хромосом и анэуплоидных наборов (корь, ветряная оспа, инфекционный гепатит, желтая лихорадка, асептический менингит и др.). Повреждение хромосом в результате действия некоторых вирусов весьма специфично и сопровождается разрывами хромосом преимущественно в гетерохроматических районах (центромерные и теломерные участки, районы вторичных перетяжек). Действие ряда вирусов на хромосомы сходно с действием таких химических агентов, как ингибиторы синтеза ДНК.

Эндогенные расстройства метаболизма также могут быть фактором, вызывающим нарушения в хромосомном аппарате человека (В₁₂-дефицитная анемия, заболевания, связанные с аутоиммунными процессами, нарушения метаболизма нуклеиновых кислот и др.) Однако весьма вероятно, что в процессе эволюции хромосомный аппарат человека приобрел высокую устойчивость к эндогенным колебаниям метаболизма и к появлению ненормальных эндогенных агентов.

Один из нерешенных вопросов, который является общим для проблем цитогенетического эффекта всех типов мутагенов, представляет собой возможность перенесения на половые клетки данных, полученных в эксперименте на соматических клетках. Несомненно, что не только ионизирующая радиация, но и самые разнообразные химические вещества и вирусы и некоторые расстройства метаболизма вызывают хромосомные аберрации в соматических клетках. Однако работ, посвященных исследованию потомства лиц, имевших контакт с радиацией или с химическими веществами или перенесших вирусные заболевания, или страдающих определенными расстройствами метаболизма, проведено очень мало и результаты их противоречивы.

Исследования действия химических веществ на хромосомы человека нередко проводятся на объектах, весьма далеких от человека. При этом часто не учитывается несомненно имеющаяся специфичность в чувствительности к воздействию, зависящая от таксономического положения испытуемого объекта.

Трудности генетического и цитогенетического анализа человека обусловливаются также тем, что исследуются только лимфоциты периферической крови или клетки костного мозга, тогда как известно, что различные ткани имеют разную чувствительность к мутагенным воздействиям.

В большинстве исследований почти не обращается внимания на то обстоятельство, что мутация, в том числе и хромосомная, — весьма сложный процесс, складывающийся из целой цепи разнообразных событий. Поскольку изучение действия на хромосомы различных факторов проводится по преимуществу цитогенетическими методами, остаются почти неизученными сложные процессы, определяющие в конечном итоге судьбу клетки, в которой произошло нарушение хромосомного комплекса. Иными словами, мы имеем определенное представление о том, какие именно факторы вызывают повреждения хромосом, но очень мало знаем, как они действуют, и почти ничего не знаем о том, какие события происходят в клетке после того, как произошли разрывы хромосом, их перестройки или восстановительные процессы. Можно предполагать, что эти события контролируются факторами, действующими на уровне клетки и действующими на уровне организма.

Ввиду недостаточной изученности указанных проблем представляются преждевременными какие-либо категорические предписания относительно вредности тех или иных факторов.