Комбинированное действие солей тория, свинца и гамма-излучения на мужские половые клетки лабораторных мышей
важность познания проблемы сочетанного действия факторов различной природы
на клеточные структуры. Проблема комбинированного действия факторов
физической и химической природы на клеточные структуры в настоящее время
актуально с точки зрения радиобиологии и экологии. Исследование эффектов
клетки позволит нам сделать выводы о ее состоянии, а следовательно и об
организме.
Сочетанное действие
физических и химических факторов
В представленных научным комитетом ООН по эффектам атомной радиации в
отчетах (UNSCEAR, 1982, цит. по Ракину), выделены два класса количественной
оценки эффектов сочетанного действия различных факторов: 1. Наблюдаемый
эффект вызван действием обоих агентов (ИИ и кофактором). Здесь отмечаются
три частных случая сочетанного действия факторов:
а. интегральный эффект равен по значению сумме эффектов раздельно-
действующих софакторов (аддитивность);
б. интегральный эффект выражен менее, чем это бы имело место при
сложении результатов действия факторов порознь (антагонизм);
в. интегральный эффект превышает по значению сумму эффектов, действующих
независимо софакторов (синергизм).
2. Этот класс включает наблюдаемый эффект - результат модифицирования
действия одного из агентов другим, неактивным самим по себе. Сюда относятся
два варианта с противоположным действием:
а. резкое снижение ИЭ неактивным агентом (протекция);
б. резкое повышение эффекта неактивным агентом (сенсибилизация).
Комбинированное действие ИИ и физических факторов
Сочетание факторов и их действия на живой объект может носить различный
характер. Например, при действии лазерного излучения и гамма - лучей Со на
дрожжи S. Сеrеvisae нескольких штаммов отмечен аддитивный характер
взаимодействия факторов по выживаемости (Петин, 1987).
В экспериментах, выполненных на Zea mays, при действии на этот объект
ультразвука и рентгеновских лучей также обозначен аддитивный эффект. Другие
исследователи обнаружили синергизм действия ультразвука и ИИ на клетки
кишечной палочки и млекопитающих (Martins е.а., 1977, Graid, 1977).
Обнаружившие синергизм, авторы отметили, что если ультразвук вызывает
мембранные повреждения, то ИИ - ядерные, то есть синергизм может быть
результатом этих двух типов повреждений.
Гипертермия является сенсибилизирующим агентом. Однако клетки
млекопитающих более чувствительны к воздействию температуры и ИИ по
сравнению с дрожжевыми. Проведенные В.Г. Петиным исследования на диплоидных
и гаплоидных штаммах дрожжей E. magnusii, Z. Bceilli, подтверждают вывод о
синергичном характере взаимодействия гипертермии и ИИ.
Следует ожидать, что плотно ионизирующие излучения вызывают большую долю
необратимых повреждений, чем редко ионизирующие.
Совместное действие ИИ и химических агентов
Такое действие вызывает разные повреждения в клетке в частности, такая
комбинация иприт и рентгеновские лучи дает сходства генетических эффектов
так как они действуют непосредственно на мишень, то есть «разрывают>>
хромосомы. При взаимодействии ИИ с азотной кислотой происходит в РНК -
генах замена оснований. В ДНК спаривание уроцила с аденином приводит к
транзиции гуанин - цитазин на аденин - тимин (Ауэрбах, 1978), так же
азотная кислота может индуцировать делеции, так как она способствует
поперечному сшиванию двух цепей ДНК (Schuster, 1960, цит. по Ауэрбаху).
УФ - лучи и органические перекиси вызывают мутации нуклеиновых кислот
(Ауэрбах, 1978).
Существует ряд химических агентов, получивших название «супермутагенов»,
к которым относятся пестициды, 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.
1.5. Заключение
Мутагенчувствительность сперматогенных клеток
Исследования генетических эффектов в процессе гаметогенеза,
индуцированного радиацией, позволили определить радиочувствительность
разных стадий этого процесса.
При изучении разных видов генетических повреждений (ДЛМ, РЛМ, ПЛМ) было
обнаружено, что у самцов мышей половые клетки находящихся на разных стадиях
сперматогенеза, располагаются по мере возрастания генетической
радиочувствительности в следующем порядке: сперматогонии, сперматоциты,
сперматозоиды, сперматиды (Померанцева, Рамайя, 1969).
Причины различной генетической радиочувствительности половых клеток,
находящихся на разных стадиях гаметогенеза, еще окончательно не ясны.
Результаты исследований позволили предположить, что эти причины обусловлены
комплексом факторов: особенностями метаболизма клеток, степенью конденсации
хромосом, уровнем насыщения клеток кислородом, относительной
продолжительностью стадий ядерного цикла, чувствительностью к летальному
эффекту радиации, количеством радиозащитных веществ в цитоплазме,
интенсивностью работы системы репарации (Шапиро, 1964).
Сперматозоиды более чувствительные, чем оогонии, т.к. несут генетическую
информацию и накапливают генетический груз. В оогониях меньше нарушений,
т.к. они сразу закладываются в организме в определенном количестве и более
защищены природой. Сперматозоиды являются основным вкладчиком изменчивости.
В них часто возникают мутации нейтральные, но бывают неблагоприятные.
Поэтому они менее конкурентоспособные при проникновении в яйцеклетку
(Ватти, Тихомирова, 1976).
На радиочувствительность половых клеток большое влияние могут оказывать
биохимические преобразования, происходящие в процессе гаметогенеза. Так, в
сперматидах происходит замещение муцинбогатого гистона соматического типа
новым типам гистона, характеризующимся высоким содержанием аргинина (Кузин,
1973).
В половых клетках самцов мышей, подвергшихся воздействию мутагенов или
рентгеновских лучей, уровень диссоциации ДНП и денатурации ДНК снижается по
мере трансформации сперматогониев в спермоциты и спермии. Эти изменения
сопровождаются упрочнением нуклеопротеидного комплекса. (Стаканов, 1977).
При воздействии хемотерапевтических препаратов мутации проявляются в
сперматогониях, т.к. они более чувствительны. Клетки на более поздних
стадиях развития, когда находятся в процессе мейотического деления более
резестентны. Слабо пролеферирующие стволовые сперматогонии проявляют
среднюю чувствительность (Messtrich, 1984).
Стволовые сперматогонии при воздействии малых доз гамма-излучений от 0 –
8 Гр являлись в 6 раз более резистентными, чем клетки костного мозга у
хомячка.
Таким образом механизмы мутагенного действия ИИ и ТМ на генетические
структуры биологических объектов носят различный характер. Нарушения
наследственного аппарата при действии этих веществ порознь, как правило,
имеют различную природу, однако, механизмы репарации таких повреждений
едины, и выход мутаций обусловлен именно способностью клетки компенсировать
вред, нанесенный мутагенами. При сочетанном действии ТМ и ИИ часто вступают
в силу эффекты протекции и сенсибилизации. При этом большое значение имеют
дозы и концентрации (их соотношение) действующих совместно факторов
(Витвицкий и др., 1996). В целом же досконально механизмы взаимодействия
мутагенов не выяснены.
2. Материалы и методы
Для работы использовали мышей линии СВА в возрасте 3 – 3,5 мес. Нитрат
свинца и тория в концентрациях 0.03, 0.1, 0.3 г/кг веса (в пересчете на
содержание иона свинца Pb2+ и тория Th4+ вводили самцам с питьем и облучали
гамма-излучением 1,8 Гр в течении месяца.
По истечении 30 суток после снятия воздействия (продолжительность
сперматогенеза у мыши – 35 суток) по 5 самцов из каждой группы отсаживали
индивидуально с 4 - 5-ю одновозрастными интактными самками для определения
уровня ДЛМ. Через 16 – 18 дней после начала спаривания осуществляли забой
самок и подсчет желтых тел в яичниках, а также живых эмбрионов и резорбций
в матке. По процентному соотношению этих показателей определяли
эмбриональную смертность:
. ранние доминантные летали (РДЛ) = сумма эмбрионов и резорбций /
количество желтых тел.,
. поздние летали (ПДЛ) = количество резорбций / количество желтых
