научный журнал по биологии Радиационная биология. Радиоэкология ISSN: 0869-8031

КОМАРОВА Е.В., МАЛИНОВА И.В., ПОТЕТНЯ В.И., ЦЫБ Т.С. — 2007 г.

Проведено сравнение биологического действия одиночного импульса (tимп 65 мкс) и непрерывного нейтронного излучения (tобл 3.6 ? 103 с) импульсного реактора БАРС-6 (соотношение мощностей доз в этих режимах облучения 108) на гаплоидные и диплоидные клетки дрожжей Saccharomyces дикого типа, а также радиочувствительные мутанты, дефектных по различным путям репарации. Не найдено влияния мощности дозы нейтронов на биологическую эффективность их действия по показателю инактивации диплоидных и гаплоидных клеток дрожжей дикого типа и радиочувствительных мутантов rad52/rad52, rad54-1/rad54-1, дефектных по репарации двунитевых разрывов (ДР) ДНК. Величина относительной биологической эффективности нейтронов (ОБЭ) для двух режимов облучения, определяемая отношением D0 /D0n, для 8 изученных штаммов установлена в диапазоне 1.45–2.08 при максимальном значении ОБЭ (D /Dn), равным 3.1–4.1 в области низких доз для диплоидных клеток дрожжей дикого типа, способных одинаково эффективно восстанавливаться от повреждений, индуцированных воздействием как нейтронов, так и -излучения (коэффициенты необратимого поражения K имели близкие значения). Также не выявлено прямой зависимости между величиной ОБЭ нейтронов и способностью клеток к репарации ДР ДНК.

АЛЕЩЕНКО А.А., АНТОЩИНА М.М., ПЕЛЕВИНА И.И., РЯБЧЕНКО Н.И., СЕМЕНОВА Л.П., СЕРЕБРЯНЫЙ А.М. — 2007 г.

В работе проанализированы результаты собственных экспериментальных исследований и данные литературы о механизмах формирования адаптивного ответа (АО), о его вариабельности, факторах, на него влияющих. На лимфоцитах крови человека при помощи микроядерного теста с цитокинетическим блоком цитохалазином и метафазного анализа хроматидных аберраций хромосом были изучены изменения состава клеточной популяции, пролиферативный индекс, проявление АО или феномена повышенной чувствительности после облучения в малой адаптирующей (5 сГр) и высокой разрешающей (1.0 Гр) дозах в фазах G1 и G2 (24 и 48 ч после стимуляции ФГА) соответственно. Фиксацию клеток проводили через 50 ч (через 2 ч после добавления демеколцина) и 72 ч (через 48 ч после добавления цитохалазина B). Критериями оценки служили изменение состава клеточной популяции, частота клеток с микроядрами в двуядерных клетках (на 1000 всех двуядерных клеток), частота клеток с аберрациями хромосом (на 100 метафаз). Было показано, что изменение состава популяции, проявление АО и его механизмы зависят от индивидуальных особенностей каждого человека. Оценки (наличия–отсутствия АО) по показателям частоты клеток с микроядрами и клеток с аберрациями хроматидного типа не совпадают (совпадение отмечается в трех случаях из 15). Предполагается, что в G2 фазе цикла после облучения в разрешающей дозе при микроядерном тесте и метафазном анализе аберраций хромосом регистрируются разные клетки (через 24 ч и 2 ч после остановки митозов, соответственно). Изменение состава клеточной популяции может, вероятно, влиять на окончательную оценку АО, но не является его механизмом. Главный механизм формирования АО – это защита от повреждений разными путями. Формирование АО зависит от многих факторов и индивидуальных особенностей, выявляется при использовании определенных критериев оценки, с учетом определенной генетической конституции. Это позволяет ставить вопрос об универсальности АО.

АНТОЩИНА М.М., БОНДАРЕНКО В.А., ВОРОБЬЕВА Н.Ю., ВОРОНКОВ Ю.И., ГОТЛИБ В.Я., КУДРЯШОВА О.В., ОСИПОВ А.Н., ПЕЛЕВИНА И.И., РЯБЧЕНКО Н.И., СЕРЕБРЯНЫЙ А.М., ЦЕТЛИН В.В. — 2007 г.

Цель работы – изучение индивидуальной чувствительности летчиков и космонавтов к условиям полета; их клеток – к дополнительной радиационной нагрузке (облучению в дозе 1 Гр) и проявлению адаптивного ответа (облучению в дозах 0.05 и 0.5 Гр). Использовали метод ДНК комет для определения двунитевых разрывов ДНК и анализ нестабильных аберраций хромосом в стадии метафазы. Объектом исследования служили лимфоциты крови человека. Обнаружены существенные индивидуальные различия у летчиков и космонавтов в степени исходной поврежденности ДНК, в чувствительности к дополнительному облучению. Частота индукции адаптивного ответа лимфоцитов у авиапилотов понижена по сравнению с контрольной группой, у космонавтов (3 человека) регистрируется адаптивный ответ. Предполагается, что поврежденность ДНК, аберрации хромосом, чувствительность к радиационной нагрузке, проявление адаптивного ответа могут быть биологическими маркерами индивидуального риска заболеваемости.

ГАЗИЕВ А.И., ШАЙХАЕВ Г.О. — 2007 г.

В аналитическом обзоре рассматривается возможность встраивания фрагментов митохондриальной ДНК (мтДНК) в ядерный геном клеток, подвергнутых воздействию ионизирующего излучения (ИИ). Многочисленные исследования показывают, что интеграция фрагментов мтДНК в ядерный геном, а также ее закрепление как NUMT-псевдогенов происходили не только в древнейшие периоды эволюции, но и в более поздние периоды. Ряд исследований показывают, что под воздействием эндогенных активных форм кислорода, химических агентов, УФ-света и ИИ мтДНК повреждается с большей частотой, чем ядерная ДНК (яДНК). Кроме того, системы репарации ДНК в митохондриях функционируют ограниченно. В облученных ИИ клетках фрагменты мтДНК могут переходить из митохондрий в цитоплазму. Комплексирование фрагментов мтДНК с белками обеспечивает им защиту от нуклеазной деградации. Возможно, в таком сохранном состоянии они и переносятся в ядро. При индукции двунитевых разрывов (ДНР) в яДНК (под действием ИИ и активации их репарации) фрагменты мтДНК могут интегрироваться в ядерный геном. Такое встраивание мтДНК в ядерный геном, с формированием NUMT-псевдогенов de novo, может происходить в облученных клетках в процессе репарации ДНР в яДНК по механизму соединения негомологичных концов. Эти вставки мтДНК могут кардинально изменять структуру ядерного генома на участках их внедрения и оказать существенное влияние на реализацию генетической информации. Имеющиеся в литературе сведения также позволяют предполагать, что интеграция мтДНК в ядерный геном может происходить и в условиях повышенной нестабильности генома, наблюдаемой в клетках в пострадиационный период. Это в равной степени относится и к малигнизированным клеткам с повышенной нестабильностью митохондриального и ядерного геномов. В качестве наиболее эффективного агента, инициирующего встраивания фрагментов мтДНК в ядерный геном, рассматривается ионизирующая радиация.

ВОРОБЦОВА И.Е., КОЛЕСНИКОВА И.С. — 2007 г.

Предложен новый метод изучения радиационно-индуцированного “эффекта свидетеля” – совместное культивирование лимфоцитов разнополых доноров. О наличии “эффекта свидетеля” судили по способности необлученных клеток женского/мужского донора развивать адаптивный ответ при совместном культивировании с облученными на стадии G0 (0.05 Гр) лимфоцитами донора противоположного пола. Полученные предварительные результаты свидетельствуют о том, что как предоблученные лимфоциты, так и соседствовавшие с ними в смешанной культуре необлученные клетки оказываются более радиоустойчивыми к облучению на стадии G1 (1.0 Гр) по критерию частоты индуцированных хромосомных аберраций. Прямой и опосредованный адаптивный ответы количественно были более выражены в лимфоцитах донора женского пола.

МАМИХИН С.В. — 2007 г.

В статье подведены некоторые итоги применения информационно-вычислительных технологий в исследованиях экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Сделан обзор ряда радиоэкологических информационных и информационно-прогностических систем, построенных с момента аварии. В качестве примера успешного использования методологии компьютеризации в радиоэкологических исследованиях небольшими научными коллективами рассматривается опыт кафедры радиоэкологии и экотоксикологии МГУ.

2007

СУСКОВ И.И. — 2007 г.

2007

ГРИГОРКИНА Е.Б., ПАШНИНА И.А. — 2007 г.

Приведены данные, иллюстрирующие неоднозначность радиационной устойчивости грызунов разной экологической специализации: малых лесных мышей (Apodemus uralensis Pallas, 1811) и обыкновенных слепушонок (Ellobius talpinus Pallas, 1770) при остром (лабораторный эксперимент) и хроническом (длительное обитание на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа – ВУРСа) радиационном воздействии. Объекты исследования различаются образом жизни, миграционной активностью, средней продолжительностью жизни. У более радиорезистентных, в сравнении со слепушонками, лесных мышей при обитании в биогеоценозе, загрязненном радионуклидами (плотность загрязнения 90Sr – 18.5 МБк/м2 = 500 Ки/км2), выявлены многочисленные иммунологические и гематологические сдвиги. В состоянии иммунной и кроветворной систем обыкновенных слепушонок из зоны ВУРСа (плотность загрязнения 90Sr – 37 МБк/м2 = 1000 Ки/км2), напротив, отсутствуют патологические сдвиги и признаки угнетения реактивности. Сравнительный анализ гематологических и иммунологических характеристик, а также дозовых нагрузок, полученных животными в зоне радионуклидного загрязнения, свидетельствует о развитии радиоадаптации у Ellobius talpinus Pallas, ведущая роль в становлении которой принадлежит эколого-физиологическим особенностям животных.

СМИРНОВА О.А., ТУРУСОВ В.С., ФЕДОРЕНКО Б.С. — 2007 г.

Представлены результаты сравнительного изучения канцерогенной эффективности ускоренных ионов гелия с энергией 4 ГэВ/нуклон (ЛПЭ = 0.88 кэВ/мкм) и γ-излучения 60Co (ЛПЭ = 0.23 кэВ/мкм). Половозрелых беспородных крыс-самок подвергали общему однократному воздействию потока ионов гелия в дозах 0.25–4.0 Гр на синхрофазотроне Объединенного института ядерных исследований и γ-излучения 60Co в дозах 0.5–4.0 Гр на установке “PX- - 30”. Определяли частоту, гистологическое строение и сроки появления новообразований молочных желез и желез эндокринной системы, кожи, мягких тканей, внутренних органов и системы крови (гемобластозов), развившихся на протяжении жизни животных. Показано, что облучение экспериментальных животных ускоренными ионами гелия и стандартным излучением приводит к увеличению частоты новообразований различной локализации, к сокращению сроков их развития и расширению гистологического спектра новообразований по сравнению с необлученными животными. Выявлено, что ионы гелия обладают более выраженным канцерогенным действием. Коэффициенты относительной биологической эффективности ионов гелия, рассчитанные непараметрическим методом, увеличиваются со снижением дозы.

АНТОНОВА Е.В., ПОЗОЛОТИНА В.Н. — 2007 г.

Изучены спектры редких и уникальных морф ферментных систем и клональная структура ценопопуляций одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale s.l.), произрастающих в условиях радионуклидного загрязнения суходольных и пойменных экосистем Уральского региона. Показано, что суходольные и пойменные ценопопуляции одуванчика существенно различаются по числу редких морф ферментов и клональной структуре. В градиенте загрязнения суходольных популяций (зона ВУРСа) число редких морф в ферментных системах возрастает, при этом число клонов уменьшается. В двух пойменных ценопопуляциях р. Течи выявлены существенные различия в аллозимной структуре, однако эти особенности не связаны с уровнем радиоактивного загрязнения.

ЗАМУЛАЕВА И.А., ОРЛОВА Н.В., ПРОСКУРЯКОВ С.Я., САЕНКО А.С., СМИРНОВА С.Г. — 2007 г.

Исследована возможная взаимосвязь внутриклеточного содержания оксида азота с уровнем соматического мутагенеза после низкоинтенсивного облучения в малых дозах. С помощью проточной цитометрии определены содержание NO и частота лимфоцитов с мутациями по локусу Т-клеточного рецептора (T-cell receptor – TCR). Обследовано 64 работника атомной промышленности со средней (±SE) накопленной дозой 114.9 ± 10.8 мЗв, полученной за 21.4 ± 1.1 лет профессиональной деятельности, а также 66 необлученных контрольных лиц сходного возраста. Средняя частота TCR-мутантных клеток составила в этих группах (6.1 ± 1.0) × 10–4 и (4.1 ± 0.2) × 10–4 соответственно (р = = 0.06). У 14% работников атомной промышленности частота мутантных клеток выходила за пределы 95%-ного доверительного интервала, установленного для контрольной группы. Показана корреляция внутриклеточного содержания NO и частоты мутантных клеток (R = 0.36, p < 0.01). Среднее содержание NO у работников с повышенной частотой мутантных клеток было статистически значимо выше, чем у остальных лиц: 1619 ± 57 vs 1340 ± 40 относительных единиц соответственно (p = 0.01). Полученные результаты свидетельствуют о роли оксида азота в увеличении количества мутантных лимфоцитов у части лиц после радиационного воздействия в малых дозах, не исключая участия этого соединения в формировании нестабильности генома клеток.

КОРОЛЕВ В.Г. — 2007 г.

Стабильность генома приоритетна для выживаемости и функционирования всех организмов. Двунитевые разрывы (ДНР) ДНК возникают спонтанно в ходе роста клеток или индуцируются в результате внешних воздействий. В ответ на каждый ДНР в клетке запускается ряд процессов, обеспечивающих репарацию повреждений ДНК, а следовательно, сохранение целостности генома и выживаемость. Для осуществления этих событий в клетках должен регулироваться тонкий баланс между потенциально конкурирующими путями репарации ДНР ДНК. Большинство данных, которые известны в настоящее время о репарации ДНР у эукариот, были получены на модели почкующихся дрожжей. В этом обзоре основное внимание будет уделено результатам, полученным именно на этом организме.

ВЕСЕЛОВА Т.В., ВЕСЕЛОВСКИЙ В.А. — 2007 г.

Cемена гороха (Pisum sativum L.) из партии с 80%-ной всхожестью по уровню фосфоресценции при комнатной температуре делили на фракции I (сильные семена) и II (ослабленные семена). При проращивании семена фракции II набухали вдвое быстрее остальных и испытывали гипоксию. В результате одна часть их не прорастала, а другая – производила ненормальные проростки (тоже невсхожие). Через неделю после воздействия -излучения в дозе 3 Гр на семена гороха всхожесть неразделенной их партии понижалась до 45% за счет возрастания доли ослабленных семян фракции II. Всхожесть семян, облученных в дозах 7 и 10 Гр, мало отличалась от контрольных семян. В партии появлялись так называемые улучшенные семена, которые по уровню фосфоресценции, всхожести и скорости поглощения воды при набухании были похожи на семена фракции I. Разная скорость набухания семян, как показали опыты с парахлормеркуриобензоатом, зависела от проницаемости клеточных мембран, определяемой состоянием аквапоринов (“открыт” – “закрыт”). Опыты с ингибитором фосфатазы (NaF) показали, что у семян, облученных в дозе 3 Гр (фракция II), механизм закрывания аквапориновых каналов при набухании нарушен, вероятно, из-за того, что фосфатаза не активируется при гидратации семени. У воздушно-сухих семян, улучшенных облучением в дозе 10 Гр, водные мембранные каналы необратимо закрывались до набухания семян. Для объяснения увеличения всхожести семян гороха (бобовых) после начального ее понижения (гормезис) в результате облучения в малых дозах, по-видимому, не нужно использовать гипотезу о гиперфункции восстанавливающих механизмов при набухании семян. Изменение качества семян (переход из одной фракции в другую) наблюдается в воздушно-сухом их состоянии.

ДЖАФАРОВ Э.С., ОРУДЖЕВА ДЖ. Р. — 2007 г.

С целью установления наиболее общих закономерностей накопления природных радионуклидов разными органами растительного организма мы исследовали дикорастущие травянистые растения, такие, как верблюжья колючка, парнолистник, ситник и аргусиа сибирская. Выбор объектов исследования связан с тем, что эти растения являются основными растениями, произрастающими на территории с повышенным радиационным фоном. Результаты исследования показали, что исследуемые растения преимущественно накапливают 40К. При этом по степени накопления второе место занимает 226Ra, a 232Th практически не переходит из почвы в растения. Установлено, что корневые системы разных растений обладают неодинаковой способностью поглощать один и тот же радионуклид из одной и той же почвы. Например, корневая система аргусии сибирской обладает меньшей способностью поглощать 226Ra, то при этом 40К является для нее более доступным. Показано, что биологическая доступность радионуклидов в данной почве зависит как от вида растений, так и от свойств радионуклидов. Например, аргусиа сибирская, парнолистник более интенсивно накапливают 40К, а верблюжья колючка и ситник – 226Ra. Установлено, что аккумулирующая способность стеблей разных растений по отношению к 40К заметно отличается. В семенах растений накопление радионуклидов имеет иной характер. При этом верблюжья колючка в своих семенах накапливает определенное количество 232Th, а листья аргусии сибирской по сравнению с листьями парнолистника имеют более высокую степень накопления как 40К, так и 226Ra.

ЛИТТЛ Д.Б. — 2007 г.

Традиционно считалось, что биологические эффекты ионизирующих излучений возникают в облученных клетках как результат поражения ДНК. Это означает что: 1) биологические эффекты имеют место только в облученных клетках, 2) прохождение излучения через ядро клетки является предпосылкой для возникновения биологической реакции и 3) ДНК является молекулой-мишенью в клетке. Однако появилось доказательство для немишенных эффектов излучения, т.е. таких эффектов, как мутации, хромосомные аберрации и изменения в экспрессии генов, наблюдаемые в клетках, которые сами не подвергались радиационному воздействию. Два таких феномена будут рассмотрены в данной работе. Первое – это радиационно-индуцированная геномная нестабильность, когда биологические эффекты, включая повышенную частоту мутаций и хромосомных аберраций, возникают у дальних потомков облученных клеток. Второе явление получило название “эффекта соседствования (свидетеля)” (“bystander-effect”), когда в смешанной популяции облученных и необлученных клеток биологические эффекты возникают в тех клетках, которые не подвергались радиационному воздействию. Сигналы повреждения передаются от клетки к клетке через щелевидный контакт, а генетические эффекты, наблюдавшиеся в клетках-свидетелях, возникают в результате активации окислительного стресса. Обсуждается возможное влияние этих немишенных эффектов радиации на биологический ответ при воздействии изучений в малых дозах.

ЗОЗ Н.Н., МОРОЗОВА И.С., СЕРЕБРЯНЫЙ А.М. — 2007 г.

Исследовано влияние предварительного облучения в дозе 0.25 Гр и антиоксиданта амбиола на эффекты, вызываемые воздействием -излучения в дозе 50 Гр в семенах мягкой озимой пшеницы Triticum aestivum сорта Московская 39. Показано, что облучение семян в малой дозе уменьшает эффективность облучения в ударной дозе – наблюдается адаптивный ответ (АО). Предобработка семян амбиолом снижает эффект ударной дозы 50 Гр по показателям “митотический индекс” и “спонтанная частота клеток с аберрациями хромосом”. Постобработка в некоторых из сроков фиксации также обеспечивает протекторный эффект по обоим показателям. Однако суммарно по всем срокам фиксации протекторные свойства зарегистрированы только по показателю “митотический индекс”. Оба варианта обработок семян амбиолом усиливают АО. В соответствующих контрольных экспериментах отмечена стимуляция амбиолом митотического индекса, причем и в таких случаях обработка семян антиоксидантом в ранние часы прорастания (в период, соответствующий предобработке в варианте с облучением) более эффективна. Обнаружено, что в координатах митотический индекс – частота клеток с аберрациями через все точки эксперимента можно провести единую регрессионную прямую с коэффициентом корреляции –0.85 (p= 0.002). Это означает, что механизм, по которому формируются АО и протекторный эффект антиоксиданта, един и независим от того, когда действует протектор – до или после облучения в ударной дозе. Это факт указывает также, что протекторный эффект не связан со способностью антиоксиданта перехватывать свободные радикалы и снижать степень радиационного повреждения генома, так как к моменту постобработки объем повреждения генома уже сформирован. Описанные факты согласуются с гипотезой, что у растений независимо от момента воздействия протектора снижение фиксируемой частоты мутаций происходит по механизму стимулируемой репопуляции.

АЛЕКСАХИН Р.М. — 2007 г.

АЛЕЩЕНКО А.В., ГОТЛИБ В.Я., КУДРЯШОВА О.В., ПЕЛЕВИНА И.И., СЕМЕНОВА Л.П., СЕРЕБРЯНЫЙ А.М. — 2007 г.

При помощи микроядерного теста с использованием цитокинетического блока цитохалазином В изучены изменения в популяции стимулированных ФГА лимфоцитов периферической крови человека после облучения клеток в дозах 0.05, 1.0 Гр, а также после облучения в адаптирующей (0.05 Гр) и через 5 ч – в проявляющей (ударной) дозе (1.0 Гр). Обнаружено, что изменения радиочувствительности в основном обеспечиваются двумя процессами, протекающими на разных уровнях. Один из них внутриклеточный – интенсификация (или соответственно уменьшение эффективности) внутриклеточной репарации, и этот процесс обеспечивает реальное снижение или повышение радиочувствительности. Второй процесс – популяционный. У большинства обследованных число поврежденных клеток в популяции и число двуядерных клеток с микроядрами в пределах статистической погрешности одинаково при облучении в дозах 1.0 и 0.05 + 1.0 Гр. Показано, что у этих доноров эффект облучения в малой дозе, выявляемый воздействием в ударной дозе, обусловлен увеличением (или уменьшением) в популяции доли двуядерных клеток при одинаковом числе поврежденных клеток после двух режимов облучения.