РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2009, том 49, № 4, с. 484-489
КОМБИНИРОВАННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
УДК [57+61]:539.1.04
РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОТОМКОВ ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК, ВЫЖИВШИХ ПОСЛЕ ТЕРМОРАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
© 2009 г. Г. П. Жураковская *, И. П. Дергачева, О. В. Переклад
Учреждение Российской академии медицинских наук Медицинский радиологический научный центр РАМН,
Обнинск
Исследованы отдаленные эффекты комбинированного действия гипертермии и ионизирующего излучения на дрожжевые клетки ЗассИаготусев сегеу1в1ае и проведено сравнение с эффектами действия одного ионизирующего излучения. Показано, что клетки, выжившие после терморадиационного воздействия, аналогично клеткам, выжившим после действия ионизирующего излучения, образуют колонии различных размеров. С уменьшением размера колоний, образованных пережившими воздействия клетками, увеличивается чувствительность клеток из этих колоний к повторному облучению. При этом отсутствие значимого количественного различия в изменении радиочувствительности у потомков клеток, выживших после действия ионизирующего излучения, одного и его комбинации с гипертермией, позволяет предположить, что гипертермия, предшествующая облучению дрожжевых клеток ионизирующим излучением, практически не влияет на проявление отдаленных эффектов комбинированного воздействия. Восстановление потомков клеток независимо от первичного воздействия на исходную культуру существенно ниже в сравнении с восстановлением облученных родительских клеток и изменяется в зависимости от степени их поврежденности.
Комбинированное воздействие, ионизирующее излучение, гипертермия, дрожжевые клетки, отдаленные потомки, радиочувствительность, восстановление.
В литературе наблюдается значительный интерес к отдаленным эффектам действия ионизирующей радиации на биологические объекты. Выделена группа эффектов, объединенных термином "радиационно-индуцированная генетическая нестабильность" (РИГН). Она включает такие клеточные изменения, как отсроченная репродуктивная гибель, генные мутации, амплификация генов, дестабилизация хромосом, нарушение процессов репарации, изменение радиочувствительности, опухолевая трансформация клеток и др. [1-6]. Механизмы, лежащие в основе формирования радиационно-индуцированной генетической нестабильности, остаются не выясненными до конца [3-6]. Не достаточно изучены и феноменологические проявления РИГН. Следует отметить, что результаты, приведенные в указанных публикациях, были получены на клетках млекопитающих. Но как было установлено в более ранних работах Капульцевича и соавт. [7] и Бычковской [8], а также в современном исследовании Бренна-на и Шистль [9], эффекты радиационно-индуцированной генетической нестабильности наблюдаются и у дрожжевых клеток. Природа и механизм их возникновения тоже пока недостаточно изучены. Кроме того, что в литературе имеются еди-
*Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужской обл., ул. Королева, 4, МРНЦ РАМН, Экспериментальный сектор; тел.: (48439) 7-47-43; e-mail: zhgalina@mail.ru.
ничные данные о свойствах отдаленных потомков клеток, выживших после комбинированного действия ионизирующего излучения с другими поражающими факторами. В то же время комбинированное воздействие физических факторов на биологические объекты широко распространено и требует детального изучения, с точки зрения потенциальной опасности для биообъектов. Особенно это касается случаев, когда воздействующие факторы синергически взаимодействуют между собой, усиливая эффекты друг друга [10, 11].
В связи с этим в данной работе были изучены особенности наследования повреждений потомками дрожжевых клеток, выживших после комбинированного действия ионизирующего излучения и гипертермии, и проведено сравнение с аналогичными эффектами одного ионизирующего излучения, а также влияние этих особенностей на радиобиологические свойства потомков.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
В работе использованы диплоидные дрожжевые клетки БассИаготусев сегеу1в1ае (штамм ХБ800). Воздействию подвергали водные суспензии клеток при концентрации 106 кл/мл. В качестве источника ионизирующего излучения использовали излучатель у-квантов 60Со "Исследователь" при мощности дозы 70 Гр/мин. Гипертермию со-
здавали с помощью водного ультратермостата УТ-15. Комбинированное действие на дрожжевые клетки проводили следующим образом: 0.5 мл суспензии клеток вносили в 4.5 мл предварительно нагретой до температуры 52°С стерильной воды и выдерживали 10-30 мин в термостате при заданной температуре, затем быстро охлаждали и сразу подвергали облучению ионизирующим излучением в дозе 1630 Гр. Выживаемость определяли по отношению числа видимых невооруженным глазом колоний, образовавшихся на питательной среде в опыте и контроле. Суспензии потомков выживших клеток готовили из клеток макроколоний, появившихся одновременно с контролем или через 1, 2 и 3 сут. Для изучения радиочувствительности и пострадиационного восстановления потомков в непитательной среде по методу Корогодина [12] соответствующие суспензии подвергали воздействию ионизирующей радиации, затем часть суспензии рассевали на твердую питательную среду для образования макроколоний, оставшуюся суспензию инкубировали в термостате при 30°С в течение 48 ч, после чего высевали на питательную среду.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 представлены результаты отдельного и комбинированного действия гипертермии и ионизирующего излучения на исходную культуру дрожжевых клеток. Взаимодействие гипертермии 52°С (кривая 1) и ионизирующего излучения (доза 1630 Гр, точка 2) в данном случае было си-нергическим: эффект действия повышенной температуры и ионизирующего излучения значительно выше, чем ожидаемый эффект аддитивного действия гипертермии и излучения и, как следствие, кривая выживаемости клеток после действия повышенной температуры и ионизирующего излучения (кривая 3) проходит существенно ниже, чем ожидаемая кривая при аддитивном действии гипертермии и излучения (кривая 4), свидетельствуя о большем поражении клеток. Эти данные соответствуют результатам, полученным ранее в нашей лаборатории [13]. Суспензию клеток после комбинированного воздействия гипертермии и у-излучения, а также после одного ионизирующего излучения рассевали на твердую питательную среду и инкубировали при 30°С в течение 7 сут для образования макроколоний.
Было установлено, что гетерогенность макроколоний по размерам наблюдается как для клеток после одного у-облучения, так и после комбинированного действия. Следует отметить, что отдельное гипертермическое воздействие не приводило к образованию колоний различных размеров. Все клетки, выжившие после действия повышенной температуры, дают колонии одинакового размера, характерного для интактной
Продолжительность термического воздействия, мин 0 10 20 30 40
102Г
101 г
ь, сть
о м
е
л я
и
л
га
10-
10-
10° Г
Рис. 1. Кривые выживаемости дрожжевых клеток после действия гипертермии 52°С (кривая 1) и ионизирующего излучения (доза 1630 Гр, точка 2), последовательного комбинированного действия гипертермии и ионизирующего излучения в дозе 1630 Гр (кривая 3), а также расчетная кривая, ожидаемая при независимом (аддитивном) действии гипертермии и ионизирующего излучения (кривая 4).
культуры. Макроколонии, образованные клетками, выжившими после действия ионизирующего излучения и комбинированного воздействия, появляются в различные сроки после посева и имеют разные размеры к концу наблюдения (7 сут), что свидетельствует о различной степени нелетального поражения клеток исходной популяции. Мы различали 4 вида макроколоний: появляющиеся одновременно с интактными контрольными колониями, через 1, 2 и 3 сут после контроля. Для изучения свойств потомков выживших клеток готовили 4 суспензии из клеток макроколоний каждого из 4 видов.
Для сравнительного анализа радиобиологических свойств потомков клеток, выживших после действия отдельно ионизирующего излучения и комбинированного воздействия у-излучения и гипертермии, клетки из колоний, образовавшихся одновременно с контролем, через 1 сут после контроля, через 2 и 3 сут, повторно облучили ионизирующим излучением. На рис. 2 и 3 представлены результаты этого воздействия. Кривые 1 на этих рисунках - зависимости выживаемости клеток от дозы повторного облучения, кривые 2 - зависимости выживаемости клеток после восстановления в непитательной среде. Потомки дрожжевых клеток, выживших после действия ионизирующего излучения, обладают по-
Доза, Гр
Доза, Гр
Рис. 2. Зависимость выживаемости клеток исходной культуры и потомков клеток, выживших после действия ионизирующего излучения, от дозы повторного облучения у-квантами - кривые 1, кривые 2 - результат их пострадиационного восстановления: А - клетки исходной культуры; Б, В, Г и Д - клетки из макроколоний, появившихся одновременно с контролем, через 1, 2 и 3 сут после контроля соответственно.
102
101
л
15
о
?! 10: а
и
и *
« 101
100
10-
400
Доза, Гр 800 0 400
400
800 0 Доза, Гр
400
800
1 1 V - А 1 1 хЬ^к Б
\ 2 2 2
; 1 \ 1
| В \п Г
2 К ^ 2
- 1 т\ I 1 1 | 1
800
Рис. 3. Зависимость выживаемости потомков дрожжевых клеток, выживших после комбинированного действия гипертермии и ионизирующего излучения, от дозы повторного облучения у-квантами (кривые 1) и их пострадиационное восстановление (кривые 2): А, Б, В, Г - соответственно клетки из макроколоний, появившихся одновременно с контролем, через 1, 2 и 3 сут после контроля.
0
0
Таблица 1. Параметры радиочувствительности потомков дрожжевых клеток, выживших после действия одного ионизирующего излучения или его комбинации с гипертермией
Вид клеток у-облучение исходной культуры Комбинированное действие на исходную культуру Достоверность различия р
А), Гр 1/А), 1/Гр Ас, Гр 1/А0, 1/Гр
Исходная культура 382 ± 62 0.0026 ± 0.00047 - -
Клетки из макроколонии, появившейся одновременно с контролем 273 ± 38 0.0036 ± 0.00047 200 ± 30 0.0051 ± 0.00082 р < 0.05
Клетки из макроколонии, появившейся через 1 сут после контроля 236 ± 22 0.0042 ± 0.00064 180 ± 32 0.0057 ± 0.00110 0.05 < р < 0.1
Клетки из макроколонии, появи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.