Реферат: Комбинированное действие солей тория
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 тел.,
- общая эмбриональная смертность (ДЛМ) = количество эмбрионов / количество желтых тел.
По 10 самцов через 35 суток после снятия воздействия забивали для определения уровней АГС. При приготовлении использовали стандартную методику (Soares et al., 1979) в модификации А.О. Ракина: эпидидимус самца измельчали на часовом стекле в 2-3 каплях физраствора, затем прибавляли 2-3 капли 10%-го воднорастворимого эозина, после чего пипеткой отделяли эмульсию и переносили ее на препаровальное стекло, распределяли по нему и высушивали при комнатной температуре. Готовый препарат анализировали под микроскопом, подсчитывали количество аномалий в выборке из 500 спермиев.
Статистическую обработку данных проводили с применением стандартного пакета программ "Microsoft Excel – 7", для определения достоверности различий использовали критерий малых доз Фишера (Плохинский, 1980).
3. Результаты и обсуждение
Исследование генотоксической эффективности ионов свинца, вводимых в организм в субвитальных концентрациях (1 – 10% ЛД50/30) (Левина, 1972), было сосредоточено на наиболее уязвимой стадии сперматогенеза – этапе формирования сперматоцитов (померанцева и др., 1988). В этом отношении сроки тестирования ДЛМ и АРГ должны обеспечивать детекцию мутационных событий, имеющих сходные механизмы реализации (Мендельсон, Сергеева, 1990). Необходимо отметить, что применяемые нами концентрации нитрат-иона не являются мутагенными (Ракин, 1990), что позволяет рассматривать в качестве генотоксического фактора только содержащийся в соединении свинец.
Доминантные летальные мутации. Поскольку доимплантационная (ранние доминантные летали) (РЛД) и постимплантационная гибель эмбрионов (поздние доминантные летали) (ПДЛ), как правило являются результатом нарушения различных наследственных механизмов, то мы сочли необходимым разделить их на анализ.
1). В таблице 1 и на рисунке 1 представлены результаты определения уровней РДЛ, ПДЛ и суммарных леталей (ДЛМ) у групп самцов, подвергнутых затравке свинцом в различных концентрациях. Как из представленных данных, РДЛ в 1-м, 3-м и контрольном вариантах показатели опыта практически не отличаются. Исключении составляют результаты анализа этих параметров в варианте 2, частота РДЛ. В этом случае достоверно ниже таковой в контроле (Р<0,001). Поскольку физиологическое состояние интактных самок, использованных в эксперименте было одинаковым, то можно предположить, что у самцов из варианта 2 происходит снижение оплодотворяющей способности спермиев или внесение в зиготу таких нарушений генома, которые препятствуют дроблению яйца (Шевченко, Померанцева, 1985). Таким образом, по критерию РДЛ генетически эффективной оказалась концентрация свинца 0,1 г/кг.
При анализе ПДЛ, являющихся по мнению многих исследователей истинными доминантными леталями (Ватти, 1965; Мендельсон, Сергеева, 1990; Ракин, 1990; Померанцева, Рамайа, 1993; и др.), была обнаружена тенденция снижения эффекта по мере роста концентрации свинца. Наименьшая частота ПДЛ зафиксирована в варианте 1 (5,7%), а наибольшая – в варианте 3 (12,1%) (Р<0,05). при этом значения леталей в контроле не имеют достоверных различий с данными, полученными при анализе результатов каждого отдельно взятого варианта опыта. Можно отметить, что генотоксичность минимальной концентрации затравки больше, чем максимальной, а по отношению к контролю эффективность свинца (по критерию ПДЛ) несущественна.
При рассмотрении суммарных значений ДЛМ прослеживается дозовая динамика нарушений, схожая с таковой РЛМ, когда концентрация свинца 0,1 г/кг индуцирует статистически достоверно меньше повреждений, чем при спонтанном мутагенезе (Р<0,05). Повышение частоты ДЛМ в вариантах 1 и 3 по сравнению с контрольным значением параметра не достоверны.
Подобные нелинейные эффекты выхода генетических нарушений были весьма показательны и в других исследованиях (Петин, 1997; Гераськин, 1996). В нашем случае при концентрации свинца в интервале от 0,03 до 0,1 г/кг, вероятнее всего был превышен "порог поражаемости" для типа нарушений, влекущих за собой формирование ДЛМ (реципрокные транслокации и крупные хромосомные аберрации) (Шевченко, Померанцева, 1985). При дальнейшем повышении концентрации затравки репаративные системы уже не справлялись с возрастающим количеством мутационных событий, что привело к повышению уровня нарушений.
2). При гамма-излучении животных выявлено значительное увеличение уровней эмбриональной смертности (на всех этапах) по сравнению с контролем (Р<0,001) (см. Табл. 3 и рис. 3). Это явно свидетельствует о высокой мутагенной активности ИИ данной интенсивности. Очевидно, что репаративные системы клеток не способны были полностью компенсировать повреждающее действие гамма-излучения.
3). Комплексное воздействие ИИ в дозе 1,8 Гр и свинца в концентрациях 0,3 и 0,1 г/кг (см. Табл. 3 и рис. 3) выявило значительный генотоксический потенциал сочетаний данных мутагенов по критериям РДЛ и ДЛМ (Р<0,05). В то же время результаты обработки мышей свинцом в концентрации 0,03 г/кг в совокупности с гамма-облучением позволяют сделать вывод о низкой мутагенной активности данного сочетания воздействующих факторов. Таким образом можно с уверенностью сделать вывод, что "порог поражаемости" сперматогониев меньшей по критериям РДЛ и ДЛМ при воздействии гамма-излучения в дозе 1,8 сГр находится в промежутке концентраций свинца 0,1 и 0,03 г/кг. Анализ уровней ПДЛ во всех вариантах комплексной обработки мышей не выявил статистически достоверных различий с частотой этих нарушений в контрольной группе, что позволяет сделать заключение о низкой генетической эффективности сочетанной затравки при индукции постимплантационной гибели.
Исследование монотонностей дозовых зависимостей выхода РДЛ н ДЛМ однозначно свидетельствует об их линейном характере (r рдл = 0,9011 (P<0,01); r длм = 0,9468 (р<0,001)). В случае же анализа ряда ЛДЛ прямая дозовая зависимость не прослеживается (r = 0,1491). Таким образом, можно с уверенностью сделать вывод о том, что индуцируемые комплексом комутагенов ПДЛ не зависят от затравки в данном диапазоне концентраций свинца и при указанной дозе гамма-излучения.
Нами был произведен расчет коэффициентов сочетанного действия (Ракин, 1991) по формуле:
S = (Q-q)/Q, (Q = m + l – (nM + nL); q = k – nK),
где m, l и k - значения параметра при действии соответственно факторов М, L и М+L, а nM, nL и nK - спонтанные уровни. Необходимо отметить, что применение формулы не корректно в случае Q » 0, как и при значеяиях m, l и k близких n. Расчет значений S с неприменением регрессионного анализа позволяет выделить "интервал аддитивности", в который не попадают данные, отражающие антагонистические (< 0) или синергические эффекты (> 0).
Данные, представленные в Таблице 3 свидетельствуют, в основном об антагонистическом и аддитивном эффектах сочетанного действия обозначенных факторов. Исключение составляет вариант обработки мышей облучение + 0,1 г/кг Рb по критерию РДЛ, где прослеживается явный синергический эффект. Индукция же ПДЛ во всех случаях комплексной обработки имеет антагонистический характер. Таким образом можно заключить, что истинный показатель генотоксичности сочетаний гамма-облучения и указанных концентраций свинца – постимплантационная гибель эмбрионов – снижается при комплексном воздействии мутагенов, в отличии от вариантов их раздельного на сперматогонии мышей. Это согласуется с данными других исследователей (Витвицкий и др., 1996). То есть, предположительно, "включение" механизмов репарации более высокого уровня обеспечивает более низкий уровень выхода генетических нарушений.
