Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование особенностей хронического действия атомной радиации в малых дозах на биоту

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Исследование особенностей хронического действия атомной радиации в малых дозах на биоту"

< 8 с»з'Г

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА. ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯЕРЬСКОЛ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЯНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАГ.1ЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫ.! УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет *

На правах рукописи УЖ 577.391

РУДА ВЕРА ПЕТРОВНА

ИССВДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТИ ХРОНИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ АТОШЮЯ РАДИАЦИИ В МАЛ1Я ДОЗАХ НА БИОТУ

03.00.01 - Радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Моста - 1991

У .

. /

Вабота выполнена в Института биологической йизики АН СССР.

Научный руководитель г член-корреспондент АН СССР А Л.Кузин.

ШициалБша оппоненты:

доктор биологических наук, Е.В.Будницкаяг

кавдвда? биологических наук Е.Э.Граевская»

Ведущая организация:

Институт ботаники АН УССР. л

Защита диссертации состоится " п '/ у '' 1991 г1, в ^ часов ва заседании Сшциализированвото Совета Д.053.05.74 в Московском государственном университете ш»,М.В.Ломаноссша по адресу? II9899„ «Москва, Ленинские гады, МГУ, Биологический ¿бакультет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического Факультета ШТ.

Автореферат разослан " " г.

Ученый секретарь

!

' . -'ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

/

Актуальность теш. В наше время, когда значительно возросла техногенная деятельность человека, связанная с .тарным использованием атомной энергии, радионуклидов.и возможностью возникновения аварийных ситуаций, исследование влияния на биоту длительного действия повышенных уровней радиации приобретает особую актуальность. Помимо чрезвычайных ситуаций, цроблема влия -ния малых доз атомной радиации возникает в медицине(рентгенологические исследования, радонотерапия), в быту(накопление радона в помещениях), в связи с пребыванием человека на большой высоте (высокогорье, полеты в космос), на которой возрастает действие космической радиации. Исследование влияния хронического облучения в малых дозах непосредственно затрагивает проблемы расчета риска возможных эффектов в этом диапазоне доз.

К настоящему времени установилось мнение, что сколь малым бы ни был уровень облучения, он, несомненно, наносит вред зивому организму» В соответствии с этой парадигмой, эффекты, полученные в области больших доз, экстраполировали в область малнх доз. Однако, накопившиеся факты в результате проведенных различными исследователями экспериментов свидетельствуют о наличии иных зависимостей эффекта от дозы. На различных организмах - одноклеточных, растениях, животных - под влияние^ малых доз установлены эффекты противоположные наблвдаемым при действии больших доз атомной радиации. , _

В виду диаметрально противоположных эффектов, вызываемых з биоте при облучении в больших и малых дозах, А.М.Кузиным была высказана гипотеза о том, что и ведущие молекулярно-клеточные механизмы будут различны(Кузин, 1989). В настоящее время известно.что в поражающем действии больших доз радиации ведущими механизмами являются ионизация молекул, прямое или косвенное повреждение структуры информационных молекул -клеточного ядра. Согласно гипотезе А.М.Кузина, в стимулирующем влиянии малых доз радиации ведущее значение имеют акты возбуждения молекул, входящих в структуру рецепторов, находящихся в конденсированной упорядоченной среде биологических мембран. Предполагалось, что возбуждение рецепторов будет-вызывать активацию зависящих от них мембрано-связашшх ферментов, что и повлечет активацию нормальных физиологических процессов. На экспериментальное подтверждение высказанной гипотезы направлена настоящая диссертационная работа.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось исследование влияния хронического дейотвия атомной радиации с малой мощностью и в малых дозах на рецепторзависимые цроцессы растительного и животного органпз:да. Для экспериментального исследования проблемы были поставлены следующие конкретные задачи: I) Изучить влияние хронического ^-облучения в малых дозах на синтез фенилала-ник-аммония лиазы в срезах клубней картофеля, синтез каротиноидов в этиолированных цроростках горчицы, которые регулируются состоянием широко распространенного в растительном мире рецептора фитохрома; 2) На примере этих синтезов сопоставить эффекты хронического и острого облучения растительных объектов в одинаковых дозах; 3) Исследовать влияние радона на рост и развитие проростков горчицы и кукурузы; 4) Изучить влияние хронического ¿"-облучения с различной мощностью дозы на рецопторзависимую активность аденилатциклазы плазматических мэмбран легочной ткани; 5) Исследовать влияние острого облучения крыс в больших и малых дозах на активность аденилатциклазы плазматических мембран легочной ткани; 6) Сопоставить эффекты хронического и острого ^-облучения крыс в больших и малых дозах на активность аденилатциклазной системы плазматических мембран 'легочной ткани.

Научная новизна. Получены ноше факта, подтверждающие гипотезу о существенной роли рецепторов, входящих в структуру биологических мембран растительной и животной клетки, в стимулирующем действии на Слоту калах доз хронического облучена^. Полученные результаты подтверждают явление радиационного гормезийа" на молекулярно-клеточном уровне и являются еще одним шагом на пути понимания механизмов хронического действия малых доз атомной радиации.

Практическая ценность. Результаты исследований могут иметь практическое значение, расширяя область аргументов, указывающих на неправомерность использования гипотезы беспороговости и линейности при расчете рисков-при малых,мощностях и дозах хронического дополнительного облучения.

Апробация работы. Материалы диссертации были долоеэны на I Всесоюзном радиобиологическом съезде(Москва, 1989), I Всесоюзном симпозиуме "Ыолекулярно-:-:леточнис механизмы Афонического (внешнего • ¡1 внутреннего) действия ионизирующих излучений на биологические састекы'ЧПущино, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения и трех глав, включающих обзор литературы, описание материалов и методов, излояе-шю результатов исследования и их обсуздзние, а тахке выводов и списка датированной литературы. 2

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа была проведена: I) на растениях: на семенах озимей горчицы Вгазз1са rigra L., сорт Житнев, урожай 1988 г., на семенах кукурузы Zea maya , сорт Стерлинг, урожай 1985 г., на клубнях картофеля Solanum tuteroaum L., сорт Лорх, урожай 1988 г.; 2) на животных: на крысах линии Вистар - самцах 21-суточного возраста.

В экспериментах использовали тотальное хроническое и острое ^-облучение при различных мощностях доз. Основную часть опытов проводили в экспериментальной камере, план которой представлен на рис.1. Использовали источник ^-излучения на основе изотопа 1370з, имеющий активность 3-10®Бк. В зонах I и 2 мощность облучения составляла 0,36 и 0,036 сГр/сут. Освещенность в камере составляла 300лк±10#, температура 22±2°С. При содержании животных в камере устанавливали световой режим - 9 часов непрерывного освещения в сутки. Хроническое ¿¿-облучение при мощностях доз 2,88, 12,9, 14,4 л 144 сГр/сут производили в специально оборудованной камере для хронического' облучения ИБФ АН СССР с источником ¿-излучения на основе изотопа 137Сэ. Острое облучение животных и растений производила на установке 17П0С с источником ^-излучения 1 'Os при мощности дозы 0,56 Гр/мин.

Эксперименты с радоном производили в стеклянном цилиндре объемом 4л с герметически закрывающейся крышкой. Контрольные образцы содержали в таком же циллиндре, но без источника радона. Оба цилиндра были помещены в люминостат,, температура в котором соответствовала 24±2°С, освещенность 300 лк. На дно опытного цилиндра помеща-

Рис.1. План камеры для хронического ^-облучения: а-стол для экспериментов; б-сваацовый контейнер-коллиматор; в-источник излучения: г-свинцозая стенка толщиной 5 см; д-стенка камепы из кирпича толщиной 10 см; к -место расположения контрольных образцов. I, 2 - места расположения опытных образцов. Заштриховано поле облучения.

ли открытый бюкс, содержащий 2кл раствора азотнокислого радия-226 (количество радия-226 составляло 2.1СГ8г). В атмосфере цилиндра концентрация радона и его дочерних продуктов медленно возрастала и составляла в первые сутки НО Ек/л, на четвертые - 332 Бк/л, на седьмые - 4-16 Бк/л. Исследуемые сЗъекты находилась в этих условиях 7-6 дней.

Хроническое fo- и (^облучение растений. проводили с момента помещения семян во влажную среду до 7-9 суток вегетации. Острое облучение проводили на 8-й день вегетации.

Содержание кзротиноидов и хлорофилла в проростках кукурузы и горчицы определяли спектрофотометрически^гпоп, 1949). Спектры поглощения 8СТ/а-х ацетоновых экстрактов из листьев растений регистрировали на спектрофотометре -specord OT-vis (ГДР).

Индукцию синтеза фенилаланин-аимония лиазы(ФАЛ) в срезах клуб-ueii картофеля проводили согласно(йау1г, Навэоп,1970), выделяли ФАЛ по методу (Eoukol,с orm, 1961), определение активности ФМ, основанное на ферментативной реакции образования транс-синнамата из 1-фе-нилаланика о последующим спектрофотометрическим измерением образовавшегося продукта проводили согласно методу zucker(I965).

Выделение плазматических мембран легочной ткани крыо проводили согласно(Neville , I960) с изменениями, внесенными с учетом использования легочной ткани,- Определение .активности аденилатциклазы(Ац) плазматических мембран легочной тканидс^ас основано на ферментативной реакции образования меченного /14С/цШФ из меченного /14С/АТФ с последующим разделением нуклеотидов методом тонкослойной хроматографии (Перфильева и др., 1981)..Уровень радиоактивности измеряла на сцинтилляционном счетчике ЗД -30 фирмы " Intertechnique « (Франция). Для оценки функционального состояния отдельных компонентов Ац системы определяли базальную(в присутствии АТФ и М £?+), гормонов Присутствии к-агонистав ¿-изопротеренола) и фторстиьулиро-ванную(в присутствии ионов фтора) активность Ац. Относительную способность к активации определяли по Соболеву(1983).

Содержание белка в пробах определяли по методу Peterson (1977).

Эксперименты проводил!; в трех и более повторностях. Полученные результаты подвергали статистической обработке. Достоверность различил устанавливали по критерию Стыедента(Урбах, 197S«).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЙ

Влияние хронического облучения в малых дозах на растения

В исследовании влияния хронического облучения з малых дозах на растения особый интерес представляют системы, регулирующие их рост и развитие. Такой пирокораспространенной системой является фоторецептор фчтохром, контролируйте многие реакции метаболизма высших растений.

Исследование влияния хронического j—облучения в малых дозах: на синтез каротиноадов в проростках горчнцк. Различными авторами установлено( Goodwin, I960), что интенсивность синтеза каротино-идоб растений регулируется фитохромом. Исходя из этих работ, ш исследовали влияние хронического ^-облучения малой мощности на индукцию фитохромзависнмого процесса синтеза каротиноадов и на чувствительность фитохрома к своему специфическому эффектору - видимо- • му свету. В опытах использовали этиолированные проростки горчицы Brasaioa nigra L. . Результаты цроведенных экспериментов представлены в табл.1, из которых видно/ что 9-дневное хроническое^-облучение в полной темноте стимулирует фитохротаависимый процесс синтеза каротиноидов(опыт 2, 3). Чтобы убедиться в том, что в наблвдае-

Таблица 1

Интенсивность синтеза каротиноидов в 9-дневных проростках горчицы при различных условиях облучения

и Интенсивность синтеза каротиноадов

Условия опыта

Оптическая плотность Д в %

в максимуме поглощения к контролю (4о0 нм) в темноте

1. Темнота, 9 сут.,

(контроль) 0,140*0,005 100

2. Темнота Л-ойлучение 9 сут.,

0,36 сГр/сут 0,170*0,009 121

3. Темнота.^облуче-НИ9 9 сут

0,036 сгр/'сут 0,180*0,008 129 .

4. Темнота 8 сут., освещение видимым светом (ЗООлк) 15мин п еще

сутки темнота 0,185*0,007 132

5. 3 тех жз условиях(4), но при ¿-облучении

■ 0,036 сГр/сут 0,230+0,01 164

' Таблица 2 Зависимость синтеза фенилалаиин-аммония диезы от хронического^-облучения в малых дозах

Активность фенилалашш-аммония лиазы Условия опыта , . ,.а „ ~ "" _сщого веса в * от КОНТРОДЯ Р

Срезы, выдержанные 22 часа в темноте

(контроль) 10,1±2,2 100

Срезы, после 22 ча- 32,8+1,71 335178 <0,05

сов ¿-облучения при мощности 0,36 сГр/сут

Срезы, после 22 ча- 38,1±2,68 377+54 (0,01

сов освещения вида-шм светом,

300лк±К#_______

^ - за единицу активности принимали количество фермента, которое увеличивало поглощение транс-синнамата при Л=290нм на 0,01 в час на грамм сырого веса при стандартных условиях определения,

мом эффекте участвует фитохром, опыт был видоизменен: после 8 суток выращивания в полной темноте ряд раотений в течение 15 минут освещали видимым светом(300 лк), после чего растения выдерживали еще супа в темноте. Как видно из полученных данных, хроническое 9-даевное ^-облучение малой мощности(бпда 3) активирует фитохром в такой же степени, как и 15-шнутное освещение контроля его природным эффектором - видимым светом(опыт 4). Растения, которые облучали при мощности 0,036 сГр/сут, становятся более восприимчивыми к кратковременному освещепию(опыт 5), что проявляется в повышении интенсивности синтеза каротиноидов по сравнению с контрольными образцами.

'?ссдедовэкае влияния хронического ^-юблученил б малых дозах на синтез (пенчлалацин-ам«юния лиазы. Впервые фермент фенилаланвн-ашония лиаза(ФАЛ) описан т.Г.Кои!со1 и Е.Е.Соппв 1961 г. Дальнейшие исследования позволили установить(х.егсаг! е*;. оЛ..„ 1982), что сштег, ев почо ФАЛ происходит в результате дерепресоии генов, вызванное действием света на рецептор фитохром. Если правильна гипотеза о ролл мембранных рецепторов в язлении стимуляции развития при малых дозах ^-облучения, то можно было ожидать, что хроническое облучение с малой мощностью вызывает такое Ее возбуждение рецептора фпточрома, что могло быть обнаружено по синтезу ФАЛ в полной темноте. Для проверхи! этого предположения были проведены экс-перпмепгы по исследовании влияния хронического| -облучения з малых

дозах на синтез ФАЛ в срезах клубней картофеля. Б результате проведенных экспериментов нам удалось установить(табл.2), что хроническое ^-облучение малой мощности(0,36 сГр/сут) воспринимается фитохромом аналогично воздействии видимого света небольшой интенсивности, вызывая синтез ФАЛ.

В литературе неоднократно сообщалось о большей эффективности хронического облучения по сравнению с острым(з тех >м суммарных дозах) при наблюдении стимуляции развития растений под влиянием малых доз атомной радиации. Поэтому представлялось интересным проверить эту зависимость на исследуемых нами процессах - синтезе ка-ротпнондов и ФМ. Проведенные эксперименты показали, что при остром облучении в дозах, равных суммарно накопленным за время хронического облучения, опытные образцы не отличались от контрольных. Легко видеть, что хроническое облучение растений может привести к повышению уровня функциональной активности метаболических путей развития. Эти эффекты могут быть вызваны модификацией структурной конформацпи рецепторных белков, в частности фитохрома, регулирующих активность мембраносвязанных ферментов. Гамма-облучение делает фитохром öqiee восприимчивым к действию специфического эффектора -слабого рассеянного свата.

Исследование влияния радона на рост и развитие растений. Большинство работ, установивших противоположный ответ организма на действие больших и малых доз атомной радиации, проведены с редко-ионизирующими источникам излучения. Однако, еще в 1926 г.(stok-

..... Таблица. 3

Развитие проростков кукурузы ßea пауз в среде, содержащей радон

ZEST Всхожесть Длина Длина Длина Оптическая плотность-

корня на корня на стебля на з максимумах погло-

3 сутки, 8 суйш, 8 сутки, _цения_,_

мм мм мм каротино- хлорофилла _ •_идов_

Контроль 83 4,64+0,75 141,6+5,13

^ п=25 148,5+18,6 п=Т2 0,745 0,220

п=1о

В среде 90 5,74+0,74 140,9+3,07

радона п=27 182,7+7,25 п-ТЭ 0,900 0,330

ц=ГЭ

% от

контроля 108 124 123 . 99,5 121 150

1аяа)были установлены эффекты стимуляции на растениях, развивающихся в среде, обогащенной радоном. Нами были поставлены ■экспера- • . мента по выращиванию кукурузы и горчицы в присутствии- малых кон-

7

Развитие проростков горчицы Brasaica nigra L. на 7-е сутки в среде, содержащей радон,в ¡6 к контролю(п=30)

га Всхожесть Длина Длина Оптическая плотность в я корня стебля максимумах поглощения

О • 41 каротиноидов хлорофилла

I. 125 118 133 119 127

2. 133 122 98 .118 126

3. 100 125 117 124 126

4. 125 123 100 105 101

сред. 121+7,2 123*1,7 112*8,2 117+4,1 118*6,4

центраций радона при слабом (300 лк) освещении видимым светом(8 часов в сутки). Результаты проведенных наш экспериментов представлены в табл.3, 4. В первой серии опытов на кукурузе Zea maya удалось обнаружить, что все показатели(за исключением длины проростка) в опыте цревышают контрольные значения. Эксперименты по выращиванию горчицы в среде радона также позволили установить эффекту стимуляции роста и развития, синтеза каротиноидов и хлорофилла.

Полученные наш эффекты цри воздействии малых концентраций радона аналогичны ранее наблюдавшимся эффектам при действии ^-излучения, что указывает на наличие явления радиационного гормезиса и при действии плотноионизируюцего излучения.-^

Влияние хронического ^-облучения на животний организм

Исследование влияния хронического ^-облучения на развитие крыс. Диаметрально противоположный ответ организма на большие и малые дозы ¿-облучэн15я(явлен1:о гормезиса) приобретает особый интерес в связи с необходимостью правильного прогнозирования опасности ^-об-лучения з малых дозах. Очевидно, что для тех радиационных эффектов, дш которых установлено явление гормезиса, не допустимо расчитывать ряск их появления при малых дозах путем экстраполяции закономерностей , полученных при больших дозах облучения. Повышение общих жизне-об^опичйвох'лпх свойств организма, носящих нестохастичсский характер, i.'O'wt ер малых доапх по только скомпенсировать урон, наносимый по-пуляцн: от редко возникающих стохастических повреждений(опухоли, зисаддла потомства), но и быть для нее полезной. Исходя из того, что молод:'.;, быстро органззм язвотного иачболзо чувствите-

лен к г.ора:-.й')::г,ому дсйсккв ошшзя^адй радиации, црздставлялось ваа-Ъ

120 НО

ICO 90

60

Ейс.2. Изменение масса тела крыс на 49 день развития в зависимости от дозы >-облучения. По оси абсцисс - доза в сГр.

По оси ординат - масса тела в /Г к контролв.

ним выяснить, будет ли и для этого объекта характерно явление радиационного гормезиса по критерию интенсивности его развития.

Работа проведена на 120 крысах-самцах трехнедельного возраста с исходным весом 55,0+3,8г. Кзадое кивотное-индивидуально метили и взвешивали через кадцые 7 суток в течение 28 суток эксперимента. В начале эксперимента крыс подвергали ^-облучении в течение 24 чае. в дозах 0,028, 0,14 и 144 сГр при мощностях соответственно 0,12, 0,60 и 6,00 сГр/час. Облучение в дозах 0,5, 1,0 и 2,0 проводили при мощности 0,56 Гр/млн. Полученные наш результаты на 49 день по-стнаталыюго развития представлены на рис.2. .Из этих данных следует, что угнетение развития, как это отмечалось ранее(Холин, 1968), достоверно выявляется лишь при дозах облучения, превышающих 1,5 Гр. 3 пи-роком диапазоне доз от 0,2 до 1,5 Гр развитие животных не отличается от контрольных. Однако, при переходе в область малых доз(0,1-0,02Гр) отчетливо проявляется'явление гормезиса - вместо угнетения-наблюдается ускорение развития. Полученные данные хорошо согласуются с работаю) , установившими, что такие показатели жизнеспособности млекопитающих, как продолжительность жизни, состояние иммунной системы, плодовитость начинают снижзтся при облучении в дозах, превыкаи/дах I Гр и увеличиваться при облучении в малых дозах в несколько сГр (Luckey , 1980, 1982, Кузин, 1977).

Исследование влияния хронического ^-облучения крыс на активность аденилатциклазной системы плазматических мембран легочной ткани. В связи с ключевой ролью рецептора аденилатциклазной(Ац) системы(Воейков, 1984) в восприятии гормонального сигнала, носители которого составляют обширный ряд биологически активных соединений, и возбужден::;-! функциональной и метаболической активности клетки, посредством образования вторичных моссепдкеров(ц-А!,Ш, особый интерес представлю но изучение ответной реакции этой систем:-! на хроническое облучение в малых дозах в свете идей радиационного гормезиса л гипотезы о тличе-

Влияние хронического .Ь-облучения ыалой мощности (0,036 сГр/сут) на активность Ац плазматических мембран легочной ткани крыс, пмоль цАМФ/(мг белка«шш)

Контроль Опыт' Р

Накопленная лоза 1,0 оГр (38 суток)

Повториость 7

Базальная активность 11,3*1,96

% к контролю 100

Активность,стимулиро- 32,9*4,14 ванная изодротеренолсы

% к контролю 100

% активации изоцроте- 306*11 ренолом

Относительная способ- 100 ность к активации изо-протеренолом, % i- ■

Активность в присутст- 119,4*5,33

вии тцау

% к контролю 100

% активации № » 1146*116

Накопленная доза 0,5 сГр (14 суток)

Повторнссть 4 "

Базальнзя активность' 7,64+0,73

% к контролю 100

Активность, стимуларс~ 23,4*2,26 венная изопротеренолоы

% к контролю 100

% зхтивэции кзошотере-колом 320+53

Относительная способ-ч ность к активации нзо-\~ протзрзколом,?» 100

Активность в присутствии "aí1 79,2*4,34

% к контролю ' 100

% а:;тиюции 1076+147

-7

16,1*2,37 .. 142

55,7*5,41 <0,01 169

359*16 <0,02

129 -149,0*9,81

125 ■ 981¿I08

4

12,3*1,25 <0,02 160

45,4*5,09 <.0,01

194 370*18 -

129

84,1*6,54 106 •690*22

вом полошим мембранных рецепторов в стицулирувдем действии малых доз агошюй радиации. Нами была исследована Ац система плазматических мембран легочной ткани крыс. Объектом исследования были выбрани легкие, поскольку они в процесса жизнедеятельности тавотного организма постоянно подвергаются воздействию небольших Ю

количеств радона и их ответ на малые дозы атомной радиации представляет не только теоретический , но и практический интерес.

Опытных еивотныхСсамцы линии Вистар) подвергали хроническому ^-облучении в экспериментальной камере(рис.1) при мощности дозы лишь в 50-100 раз превышавшей ПРФ - -6,036 сГр/сут. В цервой серии опытов облучение продолжали 28 суток до накопления суммарной дозы 1,0 сГр. Результата экспериментов представлены в табл.5. Из полученных данных видно, что Ац система воспринимает хроническое ^-облучение со столь малой мощностью. Уотановлено повышение (на 42%) базальной активности Ац по сравнению о контролем. Особый интерес представляет гормонстяадулированная активность*Ац, отражающая способность рецептора этой системы воспринимать гормональный сигнал. Установлено достоверное (р<.0,01) повышение абсолютных значений активности Ац, стимулированной изолротеренолом у крыс, подвергнутых хроническому облучению. Процент активации по отношению к базальной активности также достоверно повышен (р<0,02). Относительна* способность к активации, позволяющая соотнести экти-варуемость Ац системы после облучения о активируемостью в норме, указывает, что хроническое ^-облучение малой мощности делает рецептор Ац сксте:.а более, восприимчивым к своему специфическому эффектору - изопротеренолу.

Во второй серии опытов было уменьшено время хронического облучения до 14 суток при той т мощности дозы. Как видно из данных, представленных в табл.5, и на столь малое воздействие ^-радиации (суммарно накопленная доза 0,5 сГр), Ац система реагирует аналогично.

Хроническое 15-дкевное ^-облучение при большей мощности дозы (12,9 сГр/сут) и накопление животными суммарной доза 2 Гр позволило обнаружить эффекты Ац системы противоположные нсблвдаемым при мало;! мощности. Базальная активность Ац плазматических мембран легсчпсй тг.а!Ш крыс достоверно(р<0,01) снижна: 23,3+3,0 га.юль цА!,1:/(;.-.г ка.мян) в контроле против 11,3+1,0 в опыте. Такта наблюдается значительные) (Р<0,01) изменения гормонотамулированно:! активности Ац -62,0+7:3 и 28,7+3,8 пколь цАМФ/(мг белка-ман) в контроле и о га; те соответственно. Установлено достоверное (РС0.05) сналснио схздыюс'г.* Ац в присутствии поиоз фтора: контроль - 140,1+6,4, опыт- 91,0+6,3 го.галь цАЬК>/(мг белка.май). Сопоставление этих результатов с дсяьк-ми табл.5 позволяет обнаружить очевидный эффект гормезнса на моло-кулярио-клоточном уровне, что' наглядно иредстзьгзно на рис.З.

700 600 500

0,036 сГр/сут 14 суток

12,9 сГр/сут 15 суток

300 200

100

400

12 3 4

12 3 4

Рис. 3. Изменение активности Ац плазматических мембран легочной ткани цри хроническом ¿--облучении крыо с различной мощностью дозы, по отношению к баззльной активности в контроле, принятой за 100%. I - базальная активность Ад, контроль. 2 - активность Ац, стимулированная изопротеренолом, контроль. 3 - базальная активность Ац, облучение. 4 - активность Ац, стимулированная изопротеренолом, облучение.

Исследование влияния острого ^-облучения в больших и малых дозах на активность Ац системы плазматических мембран легочной ткани крыс. Исходя из полученных эффектов Ац системы при хроническом ^-облучении крыс с малой мощностью дозы, представлялось важным установить, будут ли развиваться эти изменения при оатром облучшши в таких же суммарно накопленных дозах - 0,5 и 1,0 сГр. Как следует из результатов проведенных экспериментов, нам не удалось обнаружить на 1-е сутки после облучения каких-либо достоверных отличий мевду контролем и опытом. Таким образом, острое облучение в дозах 0,5 и 1,0 сГр не влияет на активность Ац системы плазматических мембран легочной ткани крыс.

Для сравнения влияния однократного У-облучения в больших и малых дозах на состояние Ац легких, экспериментальных животных подвергали облучению в дозе 7,5 Гр. Активность Ац определяли на вторые сутки после облучения. Как видно из представленных в табл.6 данных, базальная активность не отличается от контрольной. Изоцро-теренолствмулированная активность Ац достоверно снижена. Наблюдали также снижение активности Ац в присутствии ионов фтора. На основании этих данных можно сделать вывод о том, что острое облучение в дозе 7,5 Гр подавляет активацию Ац гормоном по сравнению с контро-

Активность Ац плазматических мембран легочной ткани при остром облучении крыс в дозе 7,5 Гр, пмоль цАШ>/(мг белка.глин)

Контроль Опыт Р

Повторность 4 4

Базэльная активность 10,1*0,32 8,96+1,00

% к контролю 100 95,5^10,6

Активность, стимули-

рованная изопротере- 44,0±4,25 30,4+3,73

нолом

% к контролю 100 71,1+6,3 <0,02

% активации изопроте- 433+31,0 336+7,0

ренолом

Относительная способность

к активации изопротере- 71

иолом, % 100

Активность в присутст- 83,2±6,6 68,1+5,6

вии NaT

% к контролю I0Q 76,3+6,5 АО,05

% активации МаР .826+82 775+57

лем и способность Ац увеличивать свою активность в присутствии ионов фтора.

Обсуждение результатов воздействия хронического ^-облучения крыс в больших и малых дозах на активность Ац системы плазматических мембран легочной тчанн. Результаты экспериментальных исследований, представленных выше, служат убедительным свидетельством противоположных изменений в функционировании Ац систем плазматичесгах мембран легочной ткани крыс при пх облучении д больших и малых дозах. Больше дозы атошой радиации, независимо от способа облучения - хронического пли острого, вызывают угнетение ео функциональной активности. Хроническое облучение в дозах приводит к повышенны базальной и стимулирозаиной изш1р;и"-~ ренолом активности Ац.

На рис. 4(а,б,в) представлены результаты, характеризую состояние Ац система в большом диапазоне доз хронического ^-с5течения, пз которых следует, что хроническое действие атег/ло.! ,.г.двя-ции с различной мощностью дозы приводит к диаметрально противоположным результатам: угнетение нормального функционирования спст'-.га ггт.к больших мощностях и накоаченных дозах; пош^енноо зосярилтие своих

13

Активность Ад плазматических мембран легочной ткани хронически облученных крыс. По оси ординат: активность Ац з % от контроля. По осп абсцисс: суммарная доза.сГр.

а) г базальная активность ,Ац.

б) - активность Ац, стимулированная кзопротеренодом,

в) - активность Ац в присутствии ионов фтора» " ^-достоверные отличия.

специфических эффекторов при малых мощностях и дозах. По-видимому, в основе различ:шх эффектов лежат и различные молекулярно-клеточные механизм/. При облучении в больших дозах твой организм повергается воздействии массированного потока ^-квантов, приводящих в результате прямого или косвенного действия к значительным нарушениям различных структур клетки, что в конечном итоге приводит к изменения м в их функционировании. Поскольку Ац система является сложной и состоит из нескольких функциональных субъединиц, нарушения одного из взаимодействующих компонентов, изменения в среде, где происходит их взаимодействие, т.е. з мембранных липидах, цитозоле, влияет на активность всей системы (Ушакова, 1985).

При воздействии малых мощностей ^-радиации количество поглощенной энергии тканями живого организма невелико. Е-гло установлено

(Brandt, IUtohio, 1974), что в конденсированных биологических системах на один акт ионизации приходится на порядок больше воз-бувденных молекул. Энергия возбуждения при переходе молекулы в основное состояние трансформируется в колебательную как внутри самой клетки, так и может передаваться другим молекулам, находящимся и в непосредственном контакте, и на значительном расстоянии от нее. При таком превращении энергии большие структурированные системы - мембраны - способны длительно сохранять ее. Энергия, по данным (Bodnar t 1985), как бы, обобществляется всей мембраной, а хроническое облучение малой мощности поддерживает ее на определенном уровне. При таком состоянии мембран возможна повышенная восприимчивость рецепторов к агонистам, увеличение их латеральной подвижности и возрастание числа эффективных встреч с регуляторным компонентом Ац системы, что в конечном итоге проявляется в увеличении гормонстиэдулированной активности Ац! Высокая базальная активность может быть связана с повышенным сродством каталитической субьединицы к субстрату, изменением регуляторного компонента, цв-тозольных фэкторовСУшаксва, 1985).

Подтверждением ключевой роли рецепторов в повышении активности Ац системы при хроническом облучении крыс в малых дозах слунпт сравнение состояния Ац в присутствии различных активаторов - специфического ß -агошаста - изопротеренола и ионов фтора, В присутствии ионов фтора в активации Ац принимают участие два ко-.таонента -собственно Ац и регуляторный G-белок. И мы наблюдаем при хроническом ^-облучении небольшое повышение этой активности. В присутствии яе изопротеренола к работе двух субъединиц - регуляториой и каталитической присоединяется рецептор, и активность Ац резко возрастает по сравнению с повышением активности в присутствии ионов фтора. Следовательно, рецептор является одним из ключевых звеньев а проявлении эффектов, индуцируемых хроническим облучением в малых дозах.

ВЫВОДЫ •

I. Установлено, что хроническое ^-облучение растений с'мощностью облучения в 50-500 раз выше природного радиационного фона активирует а темноте фитохромзавнсишо процессы синтеза каротк.чои-дов, ключевого фермента синтеза фенолышх соединений фенилаллнпы-аммония лиазы а повышает чувствительность рецептора фатохромз к своему естественному эффектору - видимому своту. Проращивание семян кукурузы и горчицы в среде с повышенна содержанием радона ц его дочерних продуктов вызывает ловдпмгяе

всхожести, скорости развития, накопление большего количества каротиноидсв и хлорофилла,

3. Показано, что хроническое ^-облучение крыо о мощностью дозы облучения в 50-100 раз выше ЕРФ активирует в плазматических мембранах легочной ткани банальную активность Ац и повышает воспривь чивость рецептора Ац к действию f>-агониота. мзоцротврвиола - свое го специфического эффектора,

4. Острое ^-облучение в дозах, равных суммарно накопленным при хроническом облучении, не оказывает отполирующего влияния на процессы, регулируемые мембраносвязанными рецепторами.

5„ Установлено явление радиационного гормезиса при хроническом облученва с малой я большой мощностью на молекулярно-клеточном уровне по активации и угнетению базальной, гормон- и фторстиму-лированной активности Ац плазматических мембран легочной ткани крыо.

Список работ, опубликованных по теме дисоертации

1. Руда В.П., Мозговой Е.Г., Кузин A.M. 0 влиянии радона в малых дозах на развитие а индукцию синтеза каротиноидов'и хлорофил-лг в проростках растений. В кв.: I Всесоюзный радиобиологический съезд. Тезисы докладов. М., 1989, 0.982.

2. Кузин A.M., Руда В.П», Вагабова М.Э. Об аномалиях 1фивых "дозг эффект" в области малых доз атомной радиации. Радиобиология, 1990, х.ЗО, вып.2, с.215-219.

3. Кузин A.M., Руда В.П., Мозговой Е.Г. Активация фитохрома под влиянием малых доз ионизирующего излучения. Радиобиология, 1990, т.30, вып.З, с.332-334.

4. Руда В.П., Слокеникина Л.В., Кузин A.M. Аденилатциклазная активность ць'топлазматических мембран легочной ткани крыс при хроническом ^-облучении с различной мощностью дозы. В кн.: I Всесоюзный симпозиум "молекулярно-клеточные механизмы хронического (внешнего и внутреннего) действия ионизирующих излучений на биологические системы. Тезисы докладов. Цущино, 1990, с.ЮЗ.

5. Слокеникина к.В., Руда В.П., Ушакова Т.Е., Кузин A.M. Активность аденилатциклазы плазматических мембран легочной ткани

в отдаленные сроки после нелетального ^-облучения крыс. Радиобиология, 1991, т.31.

6. Руда В.П., Кузин A.M. Явление гормезкса при ^-облучении развивающихся крысят. Радиобиология, 1991, т.31.

7. Руда В.П., Кузин A.M. Влияние хронического ^-облучения з малых дозах на активность аденилатциклазы, цлазматических мембран легочной ткани щжс. .Радиобиология, 1991, т.31.

8. Kuzin A.M., Ruda V.P., Mozgovoi E, G. The role of receptora in radiation hormeaia. R*<3iation and Environmental Biophysics, 1991, v. 30.