Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение роли опосредованного действия радионуклеидов различной тропности в генетическом повреждении половых клеток млекопитающих

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Изучение роли опосредованного действия радионуклеидов различной тропности в генетическом повреждении половых клеток млекопитающих"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РЕНТГЕНО-РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 57:539.16[576.37! :575

ВЕТУХ Виктор Александрович

ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ОПОСРЕДОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ РАДИОНУКЛИДОВ РАЗЛИЧНОЙ ТРОПНОСТИ В ГЕНЕТИЧЕСКОМ ПОВРЕЖДЕНИИ ПОЛОВЫХ КЛЕТОК МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Специальность: 03.00.01 — Радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

ЛЕНИНГРАД 1991

Работа выполнена в Ленинградском научно-исследовательском институте радиационной гигиены Министерства здравоохранения РСФСР.

Научные руководители: доктор медицинских наук, старшин научный сотрудник В. С. Баранов; доктор медицинских наук, старший научный сотрудник В. Н. Малаховский.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор А. Г. Свердлов; доктор биологических наук, старший научный сотрудник И. Е. Воробцова.

Ведущая организация — Институт биофизики Минздрава СССР.

Защита диссертации состоится Ж ч 1991 г. в 7/ часов на заседании Специализированного совета Д 074.23.01 при Центральном научно-исследовательском рентгено-радиологическом институте Министерства здравоохранения СССР (188646, Ленинград, Песочный-2, ул. Ленинградская, дом 70/4).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Центрального научно-исследовательского рентгено-радиологического института.

Автореферат разослан «¿Ц> » 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор медицинских наук

/ / 7, /„ Л. И. Корытова

Цл ■

ОБЩАЯ ХАРА1ШРИС1Ш РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интенсивное развитие атомной энергетики и предприятий по переработке ядерного топлива, а также все возрастающее использование радиоактивных изотопов в науке, медицине, сельском хозяйстве и промышленности создают реальные предпосылки для поступления их во внешнюю среду и организм человека. Поэтому одной из наиболее важных задач радиобиологии является изучение биологических эффектов инкорпорации радионуклидов, в частности их генетической опасности, сведения о которой необходимы для оценки риска радиационного воздействия на людей, нормирования уровней облучения организма, понимания общих закономерностей мутагенеза и разработки методов защиты половых клеток от лучевого поражения (Моссэ И.В., 1974; Шевченко В.А., Померанцева М.Д., 1985; Ярмоненко С.П., 1988).

Оценка и прогноз генетической опасности инкорпорации радионуклидов основывается на линейной беспороговой концепции и проводится с учетом поглощенной дозы в гонадах (МКРЗ, Публ.№26; КРБ-76/87; НКДАР ООН, 1982, 1988). Однако такой подход не бесспорен, поскольку основополагающие допущения этой концепции, хотя и удобные- для практического использования, требуют дальнейшей науч--ной разработки и развития. Так, остаются актуальными вопросы линейности зависимости генетических эффектов от накопленной дозы в гонадах и влияния облучения других органов и систем на их уровень.

Можно допустить, что повреждение генома гамет возможно как в результате непосредственного, так и опосредованного действия иони- -зирующих излучений, о чем свидетельствуют.данные изучения пострадиационного влияния внутренней среды организма на уровень хромосомных аберраций в кроветворных и других клетках (Кузин A.M. i Юров С.С., 1968; Свердлов А.Г., IS76; Керкис Ю.Я., Свердлов А.Г.,

1977; Надарейшвили К.Ш., Гугушвили B.C., 1978; Кузин A.M., 1977, I9B6; Антипенко E.H., Тимченко О.И., 1981; Кузин A.M., Медведкова В.В., Вагабова Н.Э., Ивановский Ю.А., 1Ш\Сок Zbnj-oo, 1975).

В отдельных работах показано, что при внешнем равномерном облучении вклад опосредованных (дистанционных) эффектов в нарушение функции воспроизведения потомства может быть достаточно высоким -порядка 5С$ (Копылов В.А., Осипова H.H., Кузин A.M., 1972; Sairko-1fie A/., Peceifski 1, Jllaik //., RadiJojeiftc $8 ., 1980). В условиях внутреннего облучения аналогичные исследования не проводились. Вместе с тем сведения о роли опосредованного действия инкорпорированных радионуклидов в повреждении наследственных структур имеют не толь-' ко теоретическое значение. После введения радиоизотопов различной тропности в силу особенностей формирования и распределения поглощенных доз в организме выявляется неодинаковое повреждение тех или иных органов и систем, определяя тем самым разное в этих условиях патологическое влияние эндогенных факторов на геном. Это, в ' свою очередь, мокет обусловливать неодинаковый выход мутаций на единицу поглощенной дозы в гонадах при различных видах внутреннего облучения, что существенно для его нормирования и прогноза генетических последствий. Встает вопрос и о целесообразности защиты генома гамет радиопротекторами, модифицирующими дистанционные эффекты ионизирующих излучений.. Поэтому сведения о вкладе опосредованного действия радионуклидов различной тропности в генетическое повреждение гамет могут быть полезными й в практическом аспекте.

Цель работы: изучить роль опосредованного' действия радионуклидов различной тропности в генетическом повреждении половых клеток 'млекопитающих. •

Задачи работы: ■

I. Обосновать выбор модели для экспериментального изучения

роли опосредованных эффектов радионуклидов в повреждении наследственных структур, основанной на сопоставлении этих повревдений в различных условиях радиационного воздействия.

2. Исследовать повреждение генома сперматогенных клеток после раздельного и совместного введения радионуклидов различной тропности и внешнего локального облучения семенников.

3. Определить мутагенную активность радионуклидов в гаметах, защищенных и незащищенных мембранотропными■радиопротекторами.

4. Провести сравнительный анализ экспериментальных данных и оценить вклад опосредованного действия радионуклидов в генетическое повреждение генеративных клеток.

Научная новизна работы.

I. На основе сравнительного экспериментального изучения мутагенной активности радионуклидов в зависимости от распределения дозы по телу, индукции хромосомных аберраций посла завершения формирования гонадных доз, защиты сперматогенных клеток мембранотропными радиопротекторами впервые показана и оценена роль опосредованных эффектов внутреннего облучения в повреждении наследственных структур.

2., Получены данные о частоте доминантных летальных и полулетальных мутаций, реципрокных транслокаций, унивалентов и фрагментов хромосом, индуцированных в сперматогенных клетках крыс однократно введенными и а также данные о чувствительности генома гамет к воздействию каждого из этих радионуклидов на разных стадиях гаметогенеза и данные об особенностях формирования эффектов комбинированного действия и ^Са по сраснению с эффектами, ожидавшимися в'этих клетках,исходя из их мутагенной активности при раздельном поступлении. Новизна указанных материалов определяется номенклатурой и характером введе-

ния (раздельное и совместное) изученных изотопов, а также комплексом тестов и видо^ экспериментальных животных (крысы), т.е. применением новых экспериментальных моделей для исследования генетических последствий внутреннего облучения.

3. По результатам апробации вновь синтезированных радиопротекторов (препараты ИОС-4876 и ИОС-4879) впервые оценена их эффективность при защите половых ¡слеток от повреждения радионуклидами. ' Практическая значимость работы. Материалы исследований использованы Институтом органического синтеза АН Латв.ССР при подготовке заявки в Фармкомитет МЗ СССР по новому радиопротектору, направленному на модификацию пострадиационного патологического влияния внутренней среды организма на различные органы и ткани. Кроме того, полученные данные включены в проект документа для НКРЗ "Влияние измененного морфофункционального статуса организма на отдаленные последствия, вызванные остеотропными радионуклидами" и в монографию "Отдаленные биологические эффекты комбинированного действия радионуклидов различной тропности" (в печати) и могут быть использованы в учебном процессе в вузах при преподавании' радиобиологии , . и радиационной гигиены (акт Ленинградского Государственного института усовершенствования врачей о внедрении в учебный процесс результатов диссертации от 12 декабря 1990 г.) ,■ а. также в научно-практической работе при решении вопросов прогнозирования генетических последствий внутреннего облучения организма, нормирования ком' бшшрованного действия ионизирующих излучений и изыскания новых . способов защиты половых клеток от лучевого поражения.

' Апробация работы. Материалы работы доложены на заседании Секции генетических аспектов проблемы "Человек и биосфера" МНТС ГКНТ СССР "Тест-системы для оценки мутагенного потенциала загрязнителей окружающей среды" (Иркутск, 1984), на 2 Всесоюзной конференции по

сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, 1984), на Всесоюзной конференции "Действие малых доз ионизирующей радиации на живые организмы" (Севастополь, 1984), на Всесоюзной конференции "Биологическое действие на гонады и потомство радиационных и сочетаниях с ними нерадиационных факторов" (Москва, 1986>, на Всесоюзной конференции "Кинетика обмена, биологическое действие радиоактивных изотопов йода" (Москва, 1987), на I Всесоюзном радиобиологическом съезде (Москва, 1989), на Всесоюзной конференции "Проблемы нормирования ионизирующих излучений в условиях воздействия модифицирующих факторов" (Москва,

1989), на Всесоюзной конференции "Гигиеническая оценка влияния малых доз ионизирующего излучения на репродуктивную функцию" (Ленинград,

1990). Диссертационная работа обсуждена на межлабораторном научном совещании в Ленинградском НИИ радиационной гигиены Минздрава РСКР (19 июня 1990 г.) и на экспертной .комиссии Специализированного Совета Д 074.23.01 при Центральном научно-исследовательском рентгено-ра-диологическом институте Минздрава СССР (31 октября 1990 г.).

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ и депонирован один научный обзор.

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 202 страницах машинописного текста и состоит из следующих разделов: введения, аналитического обзора литературы, главы по программе и иетоди-кам экспериментов, 4-х глав по результатам собственных исследований и их. обсуждения, заключения, выводов и указателя цитированной литературы. Работа иллюстрирована 15 рисунками и 60 таблицами, приведенными в тексте и в Приложениях к диссертации. Список литературы содержит 178 источников отечественных и зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на затциту:

I. Мутагенная активность инкорпорированных радионуклидов зависит как от их непосредственного, так и опосредованного воздействия на гаметы. Екляд последнего в формирование генетических

эффектов определяется уровнем и распределением дозовых нагрузок в организме и мокет достигать 50$ и более.

2. Ыембранотропные радиопротекторы ИОС-4876 и ИОС-4879 в условиях равномерного внутреннего облучения организма в большей степени защищали половые клетки от повреждений, обусловливающих доишлантациокньге внутриутробные потери в потомстве, чем от повреждений, ведущих к постимплантационным потерям.

ЭКСПЕРИЛЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ, МАТЕРИАЛ-

и методики иссщоашш

Выявление и оценку вклада опосредованного действия радионуклидов в генетические эффекты осуществляли посредством: ■

1. Сопоставления частоты мутаций в.гаметах при разных видах внутреннего и внешнего радиационных воздействий, при которых гонада 'облучаются в -незначительных и одинаковых дозах, а другие-Органы и ткали - либо в намного больших (при преимущественном депонировании в них радионуклидов), либо в таких же дозах (при относительно равномерном распределении радионуклидов в организме),-либо совсем не облучаются (при внешнем локальном облучении семенников).

2. Сравнения уровней генетических повреждений гамет, защищенных и незащищенных от воздействия радионуклидов радиопротекторами, стабилизирующими клеточные мембраны и тем самым модифицирующими ■ постлучевое патологическое влияние на геном эндогенных факторов.

3. Определения и анализа различий между наблюдаемщ эффектом комбинированного действия радионуклидов и ожидавшимся исходя-•из мутагенной активности каждого из них при самостоятельном воздействии в тех же дозах.

4. Оценки повреждений генома гамет, индуцированных радионук-.лидаш после завершения формирования поглощенных доз в гонадах.

Исследование проведено на половозрелых самцах и самках (600cf и 3500?) белых беспородных крыс.'Лучевым воздействиям подвергали только самцов, а интактных самок использовали в качестве тест-объекта при определении генетических повреждений сперматогенных ' клеток (тесты на доминантные летали и полулетали).

Равномерное внутреннее облучение осуществляли ^Ся и а неравномерное - ^Са и после введения которых в "критических" органах (костная ткань и щитовидная железа) накапливались дозы в тысячи раз больше, чем в семенниках.

Радионуклиды вводили однократно перорально в количестве, необходимом для формирования поглощенных доз в гонадах порадка 0,5; Б;.20; 60 и 200 сГр. Аналогичные дозы в семенниках создавали и при внешнем (К-лучи, локально) радиационном воздействии. Выбранные уровни облучения гамет являлись, во-первых, достаточными для • индуцирования генетических повреждений гамет, "поскольку перекрывался' диапазон доз (по разным источникам 2-100 сГр), удваивающих спонтанную частоту мутаций (Дубинин Н.П., 1977; Шевченко В.А., . Померанцева М.Д., 1985), а во-вторых, оптимальными при изучении опосредованных постлучевых реакций, так как выявление последних в сильно облученных и интактных тканях менее эффективно, чем в слабо облученных (Груздев Г.П., 1967; Кузин A.M.', 1994, 1987).

Необходимое для введения количество радионуклидов и поглощенные тканевые дозы определяли по данным радиометрических исследований с использоваШем общепринятых методик (Хайн Дне., ! Браунелл Г., 1958; Закутинский Д.И., 1962). ' 1

Внешнее локальное облучение семенников крыс осуществляли на установке РУ1.1-7 при напряжении 22,5 кВ, силе "тока 10 мА, фильтре 0,51 мм М, диафрагме - два слоя железа толщиной по.0,3 см с отверстием (полем облучения) 2x2 см и фокусном расстоянии от Цент-

pa трубки до гонад - 26,4 см. При атом слой половинного ослабления составил 0,25 мм АI (Еаф=13,5 кэВ), коэффициент защиты диафрагмой - 4,8 и мощность экспозиционной дозы - 32,6 Р/мин.

В качестве мембранотропных радиопротекторов использовали-

антиоксиданты ИОС-4876 и ИОС-4879, синтезированные и испытываемые

в Институте органического синтеза АН Латв. ССР. По согласовании

о разработчиком препарат И0С-4Б76 вводили перорально по 30 мг на"

животное за 3 часа до и через 3 часа после поступления и за-.

■тем ежедневно по 30 мг в течение 4 суток, а вещество И0С-487Э -

137

внутрибрюшинно по 10 мг на животное за 30 мин до введения Cs • и затем через день в той же дозировке в течение двух недель.

Генетическое повреждение гамет'тестировали по показателям частоты доминантных летальных и 'полулетальных мутаций., реципрок-ных транслокаций, унивалентов и фрагментов хромосом, определяе-мых^по принятым методикам (Рассел В.Л., I960i Малашенко A.M., 1967; Дыбан А.П., 1970; Малашенко A.M., Суркова Н.И., 1977; Шевченко В.А., Померанцева-М.Д., 1985). При выборе сроков тестирования генома исходили из длительности стадий сперматогенеза у. крыс (Рузен-Ранге Э., 1980) и продолжительности формирования поглощенных доз в гонадах от каждого из радионуклидов, определяя тем самым мутагенную активность последних в гаметах, облученных на разных этапах цитодифференцировки.

Всего было проведено 15 серий опытов. В 3 сериях изучали эффективность защиты половых клеток новыми радиомодифицирующими веществами, в 4 - проводили радиометрические исследования и в 8 -определяли генетические повреждения сперматогенных клеток в условиях внутреннего и внешнего облучения. В каждой серии экспери-' ментов самцы крыс были разделены на опытные и контрольную группы. Животные всех групп находились в одинаковых условиях, содержались

на стандартном рационе. С контрольными животными проводили те же манипуляции (за исключением радиационного воздействия), что и о опытными.

Статистическую обработку полученных данных выполняли с помощью непараметрического критерия углового преобразования Фишера, параметрического критерия I Стьюдента и регрессионного анализа. Большая часть вычислений проведена на ЭВМ с использованием стандартного пакета программ 5ТАТ®АПСЗ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБОТДЕНИЕ По нашим наблюдениям, инкорпорированные крысам ^Са, и

137

■ Сз вызывают качественно сходные генетические эффекты. Однако их мутагенная активность в гаметах при соизмеримых гонадных дозах неодинакова (табл.1). Достоверное увеличение мутаций от отмечено.при облучении семенников в дозе 50 сГр, т.е. в 10 раз большей, чем от ^Са и В свою очередь,"^Са при накопленной

дозе в гонадах порядка 5-6 сГр статистически значимо повышал уровень доминантных летальных мутаций, реципрокных транслокаций, унивалентов и фрагментов хромосом, а - только унивалентов. Индуцирование доминантных летальных мутаций в сперматогониях крыс, как следует из литературных данных ( Вае^ 7. <?/ л/ .,

тот

1872), наблюдается при инкорпорации I в более высокой дозе.

•.Зависимость частоты доминантных летальных мутаций от дозы наиболее подробно изучена при введении ^Сб (рис.1). В диалазо-ге доз до 200-300 сГр она совместима с линейной. Поетмейотические юловые клетки значительно более радиочувствительны по этому по-сазатем), чем премейотические, что можно объяснить отсутствием зепарации на поздних этапах гаметогенеза и элиминацией крупных :ромосомных аберраций в мейсзе.

■ Таблица I

Сопоставление мутагенной активности радионуклидов различной тропности и внешнего локального облучения семенников крыс

Радиационное воздействие Доза, сГрх1^ Значимый рост мутаций ?ч в гаметах* '

в гонадах в других ("критических") органах

137С$ 5-7 20-27 50-65 200-270 5-7 20-27 50-65 200-270 не выявлен не выявлен да ДО,РТ,Ун,Фр

45Са 0,6 6 .21 370-950 3700-9500 14800-38000 не выявлен ДМ,РТ,Ун,Фр дах3)

131! 0,5 5 540 5400 не выявлен. Ун •

Б-лучи (локально) 5 20 ■ 200 500 о о о о не выявлен не выявлен ДЛМ.РТ да.рт •

х1) - через 35 и 183 суток после введения радионуклидов (при отсутствии различий приведено одно значение);

х2) - ДШ-доминантные летальные мутации, РТ-реципрокные транслокации, Ун-униваленты и Фр-фрагменты хромосом;

хЗ) - по остальным из вышеуказанных показателей тестирование генома гамет не проводилось.

Сходный с вышеуказанным характер относительной радиочувствительности дифференцирующихся сперматогенных клеток.отмечен в тесте доминантных деталей и при введении . Са. ■ Однако генетический риск (на I сГр в гонадах на I спермий) этих радиационных воздействий неодинаков. При поступлении относительно равномерно распределяющегося.по телу ^'сз он ниже, чем при введении остеотропного ^Са, составляя соответственно по выходу доминантных летальных мутаций в постмейотических половых клетках 2,!• 10"^ и 0,4-1,Ы0"^ и по выхо-. ду реципрокных транслокаций в сперматогониях - 2,3-Ю-^ и 3,1Л0~^.

Рис Л. Экспериментальные точки доверительный интервал) и

линии регрессии частоты индуцированных доминантных летальных мутаций (по постимплангационной гибели эмбрионов) от дозы ТсГр) в постмейотических (I) и премейотических ™ (2) половых клетках крыс после однократного введения Сз.

топ

При рассмотрении причин различной мутагенной активности С$, 1311 и 45да показано> что интенсивность' облучения гамет этими радионуклидами при поступлении в количестве, создающем в гонадах незначительные поглощенные дозы, не превышала 1,5 сГр/сут (рис.2). То есть она была ниже той интенсивности облучения, дальнейшее • снижение которой уже не сопровождается уменьшением выхода мутаций ■ в сперматогониях (Померанцева М.Д., Рамайя Л.К., Иванов В,И,, 1972;

Ы.Ь,, 1965). Учитывая это, а также данные об отсутствии влияния мощности дозы на уровень генетических повреждений постивй-отических половых клеток (Шевченко В.А., Померанцева М.Д., 1985), . можно'констатировать, что неодинаковый выход мутаций в гаметах, облученных и 4^Са в незначительных и равных дрзах,

обусловливался не столько различием в интенсивности этих облучений, сколько другими факторами.

Об этом также свидетельствуй!1 результаты сравнения мутаген-

ной активности радионуклидов и рентгеновского локального облучения семенников (табл.1). Значимый рост мутаций в условиях внутреннего облучения наблюдался в премейотических половых клетках при накоплении более низкой дозы, чем в условиях внешнего облучения, хотя интенсивность второго намного превышала таковув первого, составляя при гонадной дозе 5 сГр соответственно 4,7-10^ и <1,5 сГр/сут.

сГр/оут

10

10

10

-I 10 ■

10

10 20

30

40 50

60

70 80 сутки

Рис.2. Интенсивность внутреннего ( Са, Сз)

и внешнего (локально семенники) облучения половых клеток в дозе 5 сГр

-- 207 кБк/г 45Са;-----3,7 кБк/г 10А1;

--- 0,7 кБк/г137С$; еЭ - лучи Рентгена

131,

Так как указанные радионуклиды вводили животным в виде хлористых и калиевых соединений, не включающихся в ДНК, то не ожидалось присутствие трансмутационной компоненты в их непосредственном воздействии на геном. Последнее у ^Са, и при равных

поглощенных дозах в гонадах было одинаковым. Поэтому неодинаковый выход мутаций, индуцированных каждым из радионуклидов при одном и том же уровне облучения гамет и разном - других.органов и тканей, свидетельствует о существенной роли опосредованного (дистанционного) действия излучений в повреждении наследственных структур. ■

Показано, что динамика генотоксического эффекта одновременно введенных 207 кБк/г 45Са и 3,7 кБк/г нэ объяснима аддитивностью эффектов, ожидавшихся в пре- и постмейотических половых клетках исходя из активности каждого из них при самостоятельном воздействии. Вместе с тем содержание радионуклидов в семенниках, а значит и их непосредственное воздействие на гаметы, после раздельного и совместного введения было одним и тем же. Поэтому от-

тот

сутствие суммарного эффекта одновременно инкорпорированных I 46«

и Са указывает на повреждение .наследственного аппарата сперма. • тогенных клеток не только в результате их непосредственного, нр и опосредованного действия.

' Установлено, что мембранотропные антиоксиданты И0С-4876 и И0С-4879 при внутреннем облучении организма и защищали половые клетки от повреждений, обусловливающих доимплантационную гибель эмбрионов. Снижение уровня генотоксических эффектов на • пре- й постмейотических стадиях развития выражалось коэффициентом соответственно 0,41 и 0,36. При этом удельная радиоактивность семенников после введения радионуклидов с радиопротекторами была !, такой же, как и-при введении одних радионуклидов, что свидетель-. ствует об эквивалентности лучевого воздействия на защищенные и

незащищенные гаметы. Поэтому отмеченное снижение генотоксической

тог; 1

активности Сб и Б скорее всего связано с модификацией их опосредованного действия вследствие стабилизации клеточных мембран указанными антиоксидантами.

Как следует из табл.2, после инкорпорации ,45Са, и значимо повышалась доля сперматогенных клеток с унивалентами и фрагментами хромосом. Так как эти аберрации,, как правило, элиминируются в митозе и ыейозе, то с учетом орока их тестирования (210-230 сутки после затравки самцов), длительности стадий гони-ев и цитов у крыс (порядка 10-20 суток) и продолжительности формирования тестикулярных доз от указанных радионуклидов (не более 90 суток после введения) • можно заключить,'■ что наблюдавшиеся уни-валенты и фрагменты возникли уже после завершения непосредственного действия излучений на геном. Не исключено, что частично эти аберрации обусловлены проявлением "скрытого" ("отсроченного") радиационного повреждения ДЖ в ходе'последовательных клеточных делений, например, в результате сегрегации несбалансированных хромосомных нарушений в процессе мейоэа клеток с реципрокными транслокациями (ВЕШ-У , .1990). Однако значительно большее по сравнению с реципрокными транслокациями количество индуцированных уни-валентов и фрагментов хромосом, зарегистрированное после завершения непосредственного лучевого воздействия на геном, не позволяет рассматривать их рост только за счет проявления "скрытого" радиационного повреждения и указывает на участие опосредованного действия радионуклидов в-формировании генетических эффектов.

Таким образом, результаты сравнительного анализа мутагенной" активности разных видов внутреннего облучения организма (равномерного и неравномерного, изолированного и комбинированного), а также сопоставления пострадиационных генотоксическкх реакций в

гаметах, защищенных и незащищенных мембр&нотролными радиопротекторами, свидетельствуют о возможности повреждения наследственных структур за счет опосредованного действия радионуклидов и, следовательно, предопределяют необходимость учета и оценки его вклада в формирование генетических эффектов.

Таблица 2

Доля (%) сперматогенных клеток крыс с унивалентами и фрагментами хромосом через 2X0-230 суток после инкорпорации радионуклидов

Радионуклид Введенная доза, кБк/г Клетки с унивалентами Клетки с- ф рагментами

ХУ хромосом аутосомных хромосом хромосомными хроматидными

45са 207 2,2х5 (1,2-3,4) 1,7х' (0,9-2,8) 1,5 (0.5-3,1) - 17,4х' (13,5-21,7)

131| 3,7 1,9х' (1,1-2,7) (0,9-2,5) 1,7 (0.7-3.1) 11,4 ( 8,7114,4)

27 3,4х' (2.2-4,8) 1,6 (0.8-2.6) 2,5 (1.3-4,3) 14 9х' (11,6118,6)

45Са+Ш1 207+3,7 - 2,5х' (1.5-3.7) М л (0.7-2.3) 2,8х' (1.414,7) 14 2 (10,9117,8)

Контроль 1,0 (0,6-1.4) 0,8 (0,5-1,2) 1.1 (0.6-1.8) 11,1 ( 9,5112.8)

х) - различие с контролем достоверно, для двустороннего критерия

Из-сопоставления коэффициентов регрессии генетических эффектов от гонадной дозы следует, что мутационный темп в постмейоти-ческих половых клетках (36-53 сутки) при инкорпорации ^Сь был примерно в 2 раза выше, чем при внешнем локальном облучении семенников '(табл.3). На премейотических стадиях цитодифференцировки (185-230 <;утки) значимых различий в их мутагенной активности (по реципрокнш транслокациям и доминантным летальном мутациям) не выявлено, хотя с учетом фактора мощности дозы в сг.ерматогониях (Ш!ДАР ООН, 1988) .следовало ожидать в 2-3 раза-больший э44вкт при

остром рентгеновском облучении, чем при пролонгированном (около 90 суток) внутреннем. Отсутствие указанных различий в премейоти-ческих и их противоположная направленность (в 2 раза) - в пост-мейотических половых клетках, в которых, по литературным данным, не выявлен эффект мощности дозы, свидетельствует о вероятном ~50% вкладе опосредованного действия радионуклида в повреждение наследственных структур.

; ■ , Таблица 3

Коэффициенты регрессии генетических эффектов от дозы (Р=«+/Д) при инкорпорации ^Сг и внешнем локальном облучении тестикул

Сутки, с начала облучения ' 30 Показатели повреждения генома 147 При инкорпорации 13 Сд При рентгеновском локальном облучении

а. ё (X ё

36-53 ВДЛМ по' Т)Г Ы-Ю-2 ъХХ) 2.2-10~ -6.3-Ю-3 оХХ 1 1.0-10

ИДЛМ по ПГ -и-Ю-2 2.1- КГ3**' 1,9'-КГ3 7.0.10-4ХХ;

185-205 щда по ог 2,4'Ю-2 3.3-ИГ**' -5.3-Ю-3 2.8-Ю-4

ИДЕМ по ПГ 4,6-Ю-3 2.2.Ю-4ХХ; -6.9- КГ3 л XX) 2.2-Ю-4

210-230 РТ 1,6-Ю"4 2,З.Ю_5!СХ; 2.М0"4 сХХ) 3,5-10

х) - индуцированные доминантные летальные мутации (ЩШ определяли по общей (0Г) и постимплантационной (ПГ) гибели эмбрионов; РТ - реципрокные транслокации;

хх) - значение коэффициента "6", отражающего выход мутаций на I сГр на I спермий, значимо, Р & 0,05

Отмеченный вклад опосредованных эффектов при равномерном внутреннем облучении соизмерим с таковым при внешнем общем облучении организма (Копылов В.А. .и-др., 1972\baiSkodLc № е1 . , 1980) и примерно в 2 раза ниже, чем при комбинированном и изолированном' облу-. чении 4^Са и когда он при небо-ьших (около 5-20 сГр) погло-

щенных дозах в гонздах и значительно больших (на 2-3 порядка) - в критических органах достигал £С£ и более. Однако значимый рост цутац"?. з гамета;; за счет опосредованного действия двух последних

радионуклидов отмечен лишь при поглощенных дозах в костном мозге и чщитовидной железе соответственно более 7 и 54 Гр и отсутствовал при дозах порядка 3 и б Гр, то есть наблюдался при существенных изменениях в гормональной и кроветворной (развитие острой лучевой.болезни) системах. Последние, таким образом, можно рассматривать как один из механизмов опосредованного действия радионуклидов на геном гамет.

Таблица 4

Значения предельно допустимых (по НРБ-76) и генетически эффективных (согласно проведенным исследованиям) поступлений радионуклидов

Радионуклид ПДОх1) ггах2) Генетически эффективное пп^фттпйпий

кБк кБк/гх3) кБк кБк/гх3) кБк/г Доза в гонгах,

45Са 3.0-Ю3 4,2-КГ5 2,7-Ю2 3.9-Ю-6 2. МО2 б

• 13^ 3,7-Ю2 5.3-1СГ6 3.0-101 4.3-Ю"7 3,7-10° 5

137С$ 5,9-Ю3 8.4-Ю-5 4.4-102 6.3-КГ£ 6.5-10° 50-65

х1) - предельно допустимое поступление (для персонала); х2) - предел годового поступления (для населения); хЗ) - расчет на массу тела, равную 70 кг.

Как следует из табл.4, при инкорпорации радионуклидов в дозах ниже предельно допустимых'не ожидается значимого в малых популяциях ' увеличения генетических повревдений гамет. Однако при поступлении

лс Т-'ЗТ

Са и I в значительно большем количестве, что характерно для аварийных ситуаций,, возможен достоверный рост мутаций дане при поглощенных дозах в гонадах' на уровне предельно допустимых 5 бзр за год (НРБ-76/87). Так как этот рост определяется в'основном их опосредованным.действием, то можно заключить об актуальности сведений о последнем при оценке и прогнозе генетических последствий внутреннего облучения,..и в первую очередь при аварийных выбросах радионуклидов, в большей степени накапливающихся в других органах и тканях, чем в гонадах- '*.'■'

- 20 -ВЫВОДЫ

1. Мутагенная активность радионуклидов различной тропностй

и локального рентгеновского облучения семенников'неодинакова. Статистически значимое повреждение наследственных структур наблюдалось при гонадной дозе от ^Са и начиная с .5 сГр, от ^Сд -с 50 сГр и от локального облучения семенников - при 200 сГр и выше. Выход доминантных летальных мутаций и реципрокных транслокаций на единицу-поглощенной дозы в гонадах при инкорпорации больше, чем при остальных из указанных видов воздействия.

2. Применение мембранотропных антиоксидантов ИОС-4876 и ИОС-4879 сникало гаметотоксическую активность ^Сз и и приводило к достоверному уменьшению уровня доимплантационной гибели а&рЬдышей крыс.

3. Статистически' значимые повреждения генома сперматогенных клеток в условиях комбинированного воздействия и выявлены при вводимых дозах соответственно 207 и 3,7 кБк/г. Однако при этих и более низких дозах не наблюдалось суммации эффектов одновременно инкорпорированных радионуклидов.

4. Зависимость мутагенной активности внутреннего облучения от особенностей распределения дозовых нагрузок на тело при равных гонадных дозах, отсутствие суммации генотоксических эффектов в соответствии с величиной гонадных доз от одновременно введенных радионуклидов различной тропностй, неодинаковая генотокси-ческая радиочувствительность гамет, защищенных и незащищенных от действия факторов'внутренней.среды мембранопротекторами, возникновение генетических повреждений после завершения формирования гонадно?} дозы свидетельствуют о повреждении наследственного аппарата не только в результате непосредственного,, но и опосредо-в.анного действия ионизирующих излучений.

5. Вклад опосредованных эффектов в повреждение генома гамет

радионуклидами различной тропности неодинаков. При одной и той 45

же гонадной дозе от Са, в основном накапливающегося в костной ткани, он выше, чем от , равномерно распределяющегося в организме, и от преимущественно депонирующегося в щитовидной железе.. По данным работы,вклад опосредованного действия излучений в формирование генетических эффектов можно оценить величиной порядка 50% для 137С5 и более 50% - для ^Са и 1311.

6. При локальном и общем, кратковременном и пролонгированном воздействии ионизирующих излучений в несколько раз более выражены генетические последствия повреждений половых клеток на постмейо-тических стадиях цитодифференцировки, чем на премейотических. Отсюда вытекает рекомендация о целесообразности предотвращения зачатия в первые полгода после запланированного или аварийного переоблучения людей.

7. Сопоставление генотоксических эффектов в гаметах при одинаковом непосредственном действии разных видов внутреннего и внешнего облучения можно использовать для моделирования и оценки вкла-

. да опосредованных лучевых реакций в повреждение наследственных, структур.

. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I'. Прижизненное экспериментальное исследование на млекопитающих мутагенного действия загрязнителей биосферы / А.С.Монахов, Б.Н.Ильин, В.А.Ветух, А.И.Доброскок // Тест-системы для оценки мутагенного потенциала загрязнителей окружающей среды: Тез. докл. заседания секции генетич. аспектов проблемы "Человек и биосфера" ЩТСГКНТ СССР. - Иркутск, 1984. - С.32-33.

2. Ветух В.А. Доминантная летальность первого поколения потомства самцов крыс при внутреннем облучении их Са // Радиац. гигиена: Сб. науч. тр. - Л., 1984. - С.56-60.

3. Ветух В.А. Относительная генетическая радиочувствительность половых клёток разного возраста в условиях внутреннего облучения ^Са // Действие малых доз ионизирующей радиации: Тез. докл. Всесоюзн. конф. - Киев, 1984. - С.49.

4. Ветух В.А., Монахов A.C. Влияние сочетанного действия инкорпорированных и на половые и соматические клетки млекопитающих // Радиац. гигиена: Сб. науч. тр. - Л., 1985. -С.88-93.

5. Ветух В.А. Доминантная летальность потомства в эксперименте при совместном и раздельном действии и ^Са // Гигиеническая оценка влияния ионизирующего излучения на функцию воспроизводства: Сб. науч. тр. - Л., 1985. - С.39-45.

6. Ветух В.А., Монахов A.C. Биологические эффекты // Радиац. гигиена: Сб. науч. тр. - Л., 1986. - С.72-77.

7. Монахов A.C., Ветух В.А. Отдаленные эффекты комбинированного, действия стронция-90 и йода-131 на организм крыс // Эксперим. исслед. гигиен, аспектов комбинир. и сочет. действия физ. и хим. факторов: Сб. науч. тр. - М., 1987. - С.55-60.

8. Борисова В.В.,. Ветух В.А., Русанова О.В. Комбинированное действие I и остеотропных радионуклидов ^St и ^Са // Радиац'. гигиена: Сб. науч. тр. - Л., 1988. - С.92-101.

9. Ветух В.А. Генетические эффекты цезия-137 у самцов крыс// Генетические последствия действия биол., хим. и физ. факторов окружающей среды на организм: Тез. докл. заседания секции генетич. аспектов пробл."Человек и биосфера" МНТС ГКНТ СССР.-Киев, 1988. -

С. 25.

10. Ветух В.А., Борисова В.В. К вопросу об опосредованном влиянии на генетический эффект инкорпорированных радионуклидов различной тропности // Действие малых доз ионизирующих излучений на гонады: Тез. докл. Всесоюзн. конф. - Обнинск, 1988. - С.9-10.

11. Борисова В.В., Ильин Б.Н., Ветух В.А. Дозиметрические аспекты и особенности комбинированного действия I и Ca // Кинетика обмена, биологическое действие радиоактивных изотопов йода: Сб. науч. тр. / Под ред. Ю.И.Москалева и В.С.Калистратовой. - М., 1989. - С.178-183.

12. Модифицирующее действие новых препаратов в условиях внутреннего облучения цезием-137 / Е.В.Иванов, В.В.Борисова, В.А.Ветух и др. // Тез. докл. I Всесоюзн. радиобиол. съезда. - Пущино, 1989. - Т.4. - С.948^949.