Комбинированное действие солей тория, свинца и гамма-излучения на мужские половые клетки лабораторных мышей
обусловлена различными механизмами возникновения этих двух типов мутаций.
Например, различная мощность дозы не влияет на выход точковых мутаций у
дрозофилы, в то время, как уровень аберрантных перестроек увеличивался
пропорционально увеличению мощности дозы гамма-облучения. Сходные
результаты при обработке линейных мышей рентгеновскими лучами получили П.
Буул и Дж. Гудзварт (Buul, Goudzwart 1986, цирк. по Ракину).
В частности, наличие гена, нарушающего рекомбинацию, под влиянием гамма
лучей не вызывала увеличения частоты РЛМ у дрозофилы, хотя выход
гиперплоидных самцов при этом был различен (Miyamoto, 1983, цит, по
Ракину).
На выраженность радиогенетического эффекта может влиять митотическая
активность клетки. Чем больше времени проходит между делениями клетки, тем
больше событий аберрантной природы (Gaulden, Weber, 1984, цирк. по Ракину).
Безусловно и то, что индукция хромосомных аберраций зависит от
дифференцировки клеток. Большая резистентность больших лимфоцитов по
сравнению с малыми объясняется тем, что у последних в процессе
дифференциации сильно возрастает плотность спирализации ДНК, что ведет к
утрате способности к эксцизионной репарации (George e.a.; 1987, цит. по
Ракину).
Неодинакова радиочувствительность клеток различных тканей одного и того
же организма. Это четко показал И. Буул при сравнении реакции на облучение
сперматоцитов и клеток костного мозга мышей, в последних образуется в 4,5
раза больше аберраций, чем в половых клетках. Аналогична картина и при
сравнении сперматоцитов и клеток роговицы глаза мыши. Такое несоответствие
можно объяснить различной активностью репаративных энзимов в тканях
выполняющих различные функции. Частота возникновения аберрантных перестроек
в одной о той же хромосоме и негомологичных парах хромосом одного генома то
же различна.
Выход хромосомных аберраций может зависеть от параметров, таких, как пол
особи (Ватти, 1987), возраст, физиологическим состоянием клетки и организма
в целом. Однако хромосомные аберрации могут возникать и без прямого
воздействия ИИ за счет дестабилизации цепи ДНК, индуцированной в результате
потери или модификации нуклеотидов, либо образование ДНК-межнитевых сшивок
чипа димеров тимина (Liu, Heddle, 1981, цит. по Ракину).
На основании этих фактов можно предположить, что при действии ИИ на ДНК,
первичные реакции начинаются с повреждения азотных оснований. В последствие
нерепарируемые повреждения фиксируются в виде точковых мутаций, а другая
часть поломок вследствие работы репаративных систем преобразуется в
хромосомные перестройки.
1. Действие малых доз ионизирующего излучения на
биологические объекты
Хроническое действие малых доз ИИ на организм также опасно, как и
однократное воздействие мега-дозы излучения. Анализ данных о выходах
генетических повреждений показывает «немонотонную» зависимость выхода
мутаций от дозы радиации (Зайнуллин, 1998). Например, частота хромосомных
аберраций в корневой меристеме прорастающих семян овсянницы луговой,
собранных с гамма - поля, оказалась выше по сравнению с контролем, а однако
эта зависимость не всегда была монотонной. Частота хлорофильных мутаций
среди всходов облучившихся семян, напротив оказалась ниже контрольного
уровня. Это может быть связано, как с высоким полиморфизмом данного
показателя, типичным для дикорастущих видов, так и с явлением гомозиготации
в малых изолированных популяциях (гамма - поле) (Зайнуллин, 1993).
Исследуя линии дрозофил спонтанный уровень доминантных леталий может
колебаться (Ватти, 19б5). При относительно низком фоне радиации
обнаруживается повышение уровней доминантных леталий (Шевченко, Померанцева
1985).
Хроническое облучение в алых дозах приводит к заметному изменению
величины генетического груза. Наряду с увеличением частоты мутаций
(летальных, полулетальных) снижающих жизнеспособность, возможно увеличение
доли супервитальных мутаций, приводящих к повышению жизнеспособности.
При излучении реакции мышевидных грызунов на хроническое облучение в
малых днях показано, что в большинстве случаев характер зависимости «доза -
эффект» имеет нелинейных характер и во многом определяется генотипом
животного. Это можно наблюдать на полевке-экономке (со стабильным
генотипом) виварского содержания, мышевидных грызунов из зоны сильно
загрязненной (Зайнуллин, 1998).
Частота выхода мутаций может быть обусловлена разной
радиочувствительностью клеток (соматических и половых), а также активностью
репарационных систем, стабильностью генома, физиологическим состоянием
организма (Шевченко, 199б, Померанцева, 1969).
УФ - лучи и органические перекиси вызывают мутации нуклеиновых кислот
(Ауэрбах, 1978).
Существует ряд химических агентов, получивших название «супермутагенов»,
к которым относятся пестицды, этилметасульфонат, этиленамин и другие
(Шварцман, 1973). В сочетании ИИ и супермутагены проявляют либо аддитивный
либо синергический эффект, противоположным по действию являются
радиопртекторы. Их действие основано на перехвате кванта энергии,
электронов, либо образующегося в результате их действия свободного
радикала. К этим веществам относятся тиолсодержащие соединения, витамины
тиамин и цианобеламин, иденовые соединения. Радиопртекторы снижают
вероятность формирования летальных повреждений и уже сформированных
потенциально летальных повреждений в следствие стимуляции систем
пострадиационного восстановления.
1.1.2. Биологическое действие гамма-излучения
Гамма - лучи, возникают в результате радиоактивного распада атомных
ядер. Они обладают высокой энергией и могут проникать в ткани. При этом они
сталкиваются с атомами, вызывают высвобождение электронов и образование
позитивно - заряженных свободных радикалов или ионов. Эти заряженные
частицы сталкиваются с другими молекулами, что влечет за собой
высвобождение новых электронов. Поэтому вдоль трека высоко -
энергетического луча формируется стержень ионов, проходящий в живые ткани.
Такая трансформация электронной сети вызывает изменения различных структур
в клетке, в частности мембранного комплекса, органелл и ДНК.
Выделяют наиболее радиочувствительные органы клетки, а также
внутриклеточные системы и процессы (перекисное окисление липидов, распад
ДНК, автолиз белков) (Кудряшов, 1987). Характер повреждений структур
зависит от степени сложности - ее пространственной организации.
ДНК - это лабильная, сложная, надмолекулярная четвертичная структура;
определяющим фактором в радиочувствительности ДНК является ее
пространственная организация в составе хроматина, ее упаковка и связь с
клеточными органеллами, с биологическими мембранами,
Биологическим мембранам отводиться любая из основных функций которой
является для клетки жизненно - необходимой (барьерная, транспортная,
рецепторно - сигнальная, регуляторно - ферментативная). По мере увеличения
дозы гамма - излучения наблюдается подавление механизмов активного и
пассивного транспорта, нарушается проницаемость ионов калия. (Chapmenn,
Stuurrock, 1972, цит. по Кудряшеву), Важным в исследовании биологических
мембран является оценка их структурно - функциональных взаимодействий с
ДНК. Эта «пара» выступает кабы в виде единой гигантской системы,
кооперативно реагирующей на поглощение энергии ИИ, Нарушаются ДЕ1К-
мембранные взаимодействия, происходит денатурация и деструкция
макромолекул, нарушение их функций в облученных клетках (Владимиров, 1972).
Основным свойством гамма - лучей является их способность разрушать
слаженность биологических реакций, их взаимосвязь, порядок, повреждать
регуляторные функции системы.
Живая система лишившись «контроля» перестает существовать (Хансон,
Комар, 1985).
По мере усложнения биологической организации гамма - лучи способствуют
образованию и действию активных радикалов воды и липидов, радиотоксинов,
усилению автолитических процессов, нарушению клеточной и нейрогуморальной
систем регуляции. (Кудряшов, 1985).
Следует отметить, что гамма - излучение поражает органы, клетки и
структуры тесно взаимосвязанные с функциональной активностью, например,
радиорезистентных «некритических систем» (нейрогормональной системы,
печени, тучных клеток и др.), сохраняющейся в облученном организме в
начальный период поражения (Корогодин, 1966).
Наиболее радиочувствительным процессом при гамма - излечении является
процесс свободно-радикального перекисного окисления ненасыщенных липидов -
