Комбинированное действие солей тория, свинца и гамма-излучения на мужские половые клетки лабораторных мышей
Комбинированное действие солей тория, свинца и гамма-излучения на мужские половые клетки лабораторных мышей
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Сыктывкарский государственный университет
Химико-биологический факультет
Кафедра физиологии человека и животных
Допустить к защите:
зав. кафедрой
д.б.н., проф.
_____________В.Г. Зайнулин
Дипломная работа
Комбинированное действие солей тория,
свинца и гамма-излучения на
мужские половые клетки
лабораторных мышей
Научный руководитель:
с.н.с., к.б.н.
_____________ А.О. Ракин
Исполнитель:
студентка 153 группы ______________ М.С.
Фисуп
Сыктывкар 2000
Содержание
|Введение | |
|Глава 1. Обзор литературы | |
|1.1. Действие ионизирующего излучения на наследственные структуры | |
|1.1.1. Действие малых доз ионизирующего излучения на биологические | |
|объекты | |
|1.1.2. Биологическое действие гамма-излучения | |
|1.2. Влияние тяжелых металлов на генетические структуры | |
|1.3. Особенности биологического действия инкорпорированных | |
|радионуклидов | |
|1.4. Комбинированное действие факторов различной природы на клеточные | |
|структуры | |
|1.5. Заключение | |
|Глава 2. Материалы и методы | |
|Глава 3. Результаты и обсуждение | |
|Глава 4. Выводы | |
|Литература | |
Краткие обозначения:
ИИ – ионизирующее излучение
ДЛМ – доминантные летальные мутации
ПЛМ – поздние летальные мутации
РЛМ – ранние летальные мутации
АГС – аномалии головок спермиев
ТМ – тяжелые металлы
Введение
В последнее время остро стоит проблема биологической опасности и, в
частности, генетической эффективности малых доз мутагенов. До сих пор не
существует единого мнения о наличии или отсутствии «пороговой дозы», хотя
факт «пороговой чувствительности клетки» не оспаривается практически никем.
При этом наибольшую проблему в разрешении данной задачи представляет
взаимная «интерференция» трех отправных точек при формировании
генетического эффекта: мощности дозы, времени воздействия мутагена и
состояния генотипа. Т.о. зависимость «доза-время-эффект» (Бурлакова, 1994)
усложняется даже на предварительном этапе оценки влияния малых доз на
биологические объекты, особенно если речь идет о природных популяциях. Не
для кого не секрет, что именно малые дозы, в особенности ионизирующие
излучения (ИИ), являются источником накопления генетического груза,
ведущего к качественным изменениям в генетической структуре популяции и, в
итоге, к осуществлению микроэволюционных событий.
Нельзя не обратить внимание и на характер биологического действия
мутагена, т.е. на критерий оценки его влияния на организм - физический или
химический. Если ИИ, в частности ?-излучение - чисто физический фактор, а
тяжелые металлы (ТМ) - химический, то безусловно смешанным действием
обладают тяжелые естественные радионуклиды (ТЕРН). Причем генетичес- кий
эффект внутреннего облучения, который демонстрируют ТЕРН значительно
превышает таковой от внешних источников ИИ при равных поглощенных дозах
(Дубинин, 1978; Кузин, 1991 и др.).
Наконец, поскольку эти факторы в природе практически не встречаются и не
взаимодействуют в «чистом» виде, то необходимо дать оценку их влияния на
живые объекты в сочетаниях друг с другом. К тому же сведения о комплексном
действии ТМ, ТЕРН и ИИ в малых дозах крайне скудны.
Генетическая опасность ТМ и ТЕРН, в отличие от токсической, изучена на
сегодняшний день недостаточно, и результаты такого рода исследований
довольно противоречивы. Особенно мало данных по влиянию этих веществ на
генеративные клетки и ткани, отвечающие за возрастание эмбриональной
смертности и, особенно, за накопление генетического груза в популяциях.
Поэтому несомненную важность приобретают исследования генотоксического
действия ТМ, ТЕРН и ИИ на гаметогенез, в особенности на процесс
формирования мужских половых клеток как значительно более уязвимых для
мутагенных воздействий.
Поскольку в природе в основном приходится сталкиваться с низким и
умеренным содержанием ТМ, ТЕРН и ИИ, то при проведении модельных
экспериментов по исследованию их генотоксического гонадотропного действия
особый интерес вызывает влияние концентраций этих веществ на 1-2 порядка
ниже полулетальной дозы для млекопитающих (Левина, 1972), а
пролонгированного ? -излучения - на 2-3 порядка (Кузин, 1991). Наиболее
популярным объектом в такого рода исследованиях являются лабораторные
млекопитающие чистых линий, генетический полиморфизм в лабораторных
популяциях сведен к минимуму.
В настоящей работе предпринята попытка исследовать генотоксическое
действие свинца и тория (в виде водных растворов нитрата) и
пролонгированного ?-облучения малой мощности при формировании сперматогоний
и ранних сперматоцитов у самцов мышей линии СВА генетическим и
цитогенетическим методами. Таким образом нами изучалась чувствительность
половых клеток, находящихся на ранних стадиях сперматогенеза к
перечисленным мутагенам в «субвитальных» дозах и концентрациях.
1. Обзор литературы
1.1 Действие ионизирующего излучения на наследственные структуры
ИИ обладает сильным мутагенным эффектом. Для мутагенного действия
наследственный материал является главной мишенью. Нарушение структурной
организации приводит к изменениям в потомстве данного организм, либо к его
гибели. Существуют гипотезы о возникновении генетических перестроек. К
примеру, физиологическая гипотеза предполагает возникновение мутаций не в
фазе непосредственного повреждения генетического аппарата, но при
нетождественной репарации. (Лобашов, 1947). Предложенная В.И. Корогодиным
(1966) гипотеза основывается на предложении, что результат внешнего
воздействия - потенциальные повреждения наследственных структур,
переходящие в истинные.
Первичные повреждения наследственного материала, вызванные ИИ,
заключаются в одно- и двунитевых разрывах глюкозидной связи с последующим
удалением оснований из полимерной ДНК; образующиеся деструктивные
основания, «апуриновые, амидопириповые участки могут служить субстратом для
специфических эндонуклиаз. Азотные основания повреждаются в два - три чаще,
чем однонитеевые разрывы фосфодиэфирных связей. В свою очередь однотиевые
разрывы формируются на 1-1,5 порядка чаще, чем двунитевые (Жестяников,
1979). Наиболее радиоустойчивы - нуклиазидные связи в нуклеиновых кислотах,
они в 7-9 раз стабильнее, чем фосфодиэфирные (Кузин, 1973).
Согласно теории Д. Кроузера (Ли, 1963) первичным актом является
попадание кванта энергии в определенную структуру, и ионизация, вызывающая
повреждение, возникает именно в ней. Однако после открытия репарационных
ферментных систем стали очевидны возможности возникновения скрытых
повреждений. которые не всегда завершаются проявлением адекватного
радиогенетического эффекта (Корогодин. 1966).
Структурно-метаболическая теория предвидит возможность, когда в
следствие радиохимических процессов в ядре клетки формируются вещества,
вызывающие повреждение структур ДНК и ДНП (Кузин, 1973).
В конечном итоге, повреждения формируются в несгабильной структуре,
исход которых может быть либо возникновением точковых мутаций и
формирование хромосомных аберраций, либо первичные изменения могут быть
репарированы. При чем зависимость выхода точковых и хромосомных мутаций
