Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

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

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

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

и •■? 5Н'

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РЕНТГЕНО-РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи УДК 57:539.16[576.371:575

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; старший научный сотрудник В. С. Баранов; доктор медицинских паук, 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 Лл^р'О'ЛЛ 1991 г в а 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 1991 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор медицинских наук

Л. И. Корытова

1 • ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

.'Актуальность проблемы. Интенсивное развитие атомной энергетики и предприятий по переработке ядерного топлива, а также вое 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 (ЖРЗ, Публ.№26; НРБ-76/87; !ЩАР 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- ■ зируыщих излучений, о чем свидетельствуют.данные изучения пострадиационного влияния внутренней среды организма на уровень хромосомных аберраций в кроветворных к других клетках (Кузин A.M., . Юров С.С., 1268; Свердлов А.Г., IS76; Керкис Ю.Я., Свердлов А.Г.,

1977; Надарейшвили К.Ш., Гугушвили Б.С., 1Э78; Кузин A.M., 1977, 1986; Антипенко E.H., Тимченко О.И., I9BI; Кузин A.M., Медведкова В.В., Вагабова М.Э., Ивановский Ю.А., IS8I;¿¿>Л ïbntf-oo, 1975).'

В отдельных работал показано, что при внешнем равномерном облучении вклад опосредованных (дистанционных) эффектов в нарушение функции воспроизведения потомства может быть достаточно высоким -порядка 50$ (Копылов В.А., Ооипова И.Н., Кузин A.M., 197Z\Sa</h~' Ific. N., Ре ce ¿ski J., ßlaiic tf-, Rjitlidojztfic $ ., I960). В условиях внут~. реннего 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 згих условиях патологическое влияние эндогенных факторов на геном. Это, в ' свою очередь, может 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 ионизирующие излучений.. Поэтому сведения о вкладе опосредованного действия радионуклидов различной тропности в генетическое повреждение гамет могут быть полезными и в практическом аспекте.

Цель работ: 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 повреждений 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 после 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, уни'валентов и фрагментов хромосом, индуцированных в сперматогенных клетках крыс однократно введенными "^Са, 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 срагнению с эффектами, ожидавшимися в"этих клетках,исходя из их мутагенной активности при раздельном поступлении. Новизна указана«; материалов определяется номенклатурой и характером ввзде-

кия (раздельное и совместное) изученных изотопов, а также комплексом тестов и видо^ экспериментальных животных (крысы), т.е. применение« 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 клеток от повреждения радионуклидами. ' Практическая значимость работы. Материалы исследований использованы Институтом органического синтеза АН Латв. ССР при подготовке заявки в Фармкомигет 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 аффекты комбинированной 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' бинированного 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" ШТС ГКНТ СССР "Тест-системы для оценки мутагенного потенциала загрязнителей окружающей среды" (Иркутск, 1984), на 2 Всесоюзной кс-н^ренции по

сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, 1984)э на Всесоюзной конвенции "Действие малых доз ионизирующей радиации на живые организмы" (Севастополь, I9Q4), на Всесоюзной конференции "Биологическое действие на гонады и потомство радиационных и сочетанных с ними нэ-радиационных- 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 РС2СР (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 й состоит из следующих разделов: введения, аналитического обзора литературы, главы по программе и методикам 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, наносимые на защиту;

I. Мутагенная активность инкорпорированных радионуклидов зависит как от их непосредственного, так и опосредованного воздействия на газеты. Енлад последнего в глржрование генетических

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

2. Мембранотропные радиопротекторы И0С-4876 и ИОС-4879 в условиях равномерного внутреннего облучения организма в большей степени защищали половые клетки от повреждений, обусловливающих доимплантационные внутриутробные потери в потомстве, чем от повреждений, ведущих к постишлантационным потерям.

ЗКШЕРШВДТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ, МАТЕРИАЛ-И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

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 гонады "облучаются в-незначительных и одинаковых дозах, а другие-Органы и ткани - либо в намного больших (при преимущественном депонировании в них радионуклидов), либо в таких ие 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 нфащищенных от воздействия радионуклидов радиопротекторами, стабилизирующими клеточные мембраны и тем самым модифицирующими • постлучевое патологическое влияние на геном эндогенных факторов.

3. Определения и анализа различий между наблюдаемым эффектом комбинированного'действия радионуклидов и ожидавшимся исходя' •иа мутагенной активности каздого из них при самостоятельном воз-•действии в тек же дозах.

4. Оценки повреждений генома гамет, индуцированных радионуклидами после завершения формирования поглощенных доз в гонадах.

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

Равномерное внутреннее облучение осуществляли ^Cs и а неравномерное - ^Са и после введения которых в "крити-

ческих" органах (костная ткань и щитовидная железа) накапливались дозы в тысячи раз больше, чем а семенниках.

Радионуклиды вводили однократно перорально в количестве, необходимом для формирования поглощенных доз в гонадах порядка 0,5; б;.20; 50 и 200 сГр. Аналогичные дозы в семенниках создавали и при внешнем (Б-лучи, локально) радиационном воздействии. Выбранные уровни облучения гамет являлись, во-первых, достаточными для •индуцирования генетических повревдений гамет, "поскольку перекрывался' диапазон доз (по разным источникам 2-100 сГр), удваивающих спонтанную частоту мутаций (Дубинин Н.П., 197?; 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 ГЛ., IS67; Кузин A.M.', 1984, 1987).

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

Внешнее локальное облучение семенников крыс осуществляли на установке РУМ-7 при напряжении 22,5 кВ, силе тока 10 мА, фильтре 0,51 мм Л£, 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 этом слой половинного ослабления составил 0,25 мм А£ (Еэф=13,5 кэВ), коэффициент защиты диафрагмой - 4,8 и мощность экспозиционной дозы - 32,6 Р/мин.

В качестве мембраногропных радиопротекторов использовали-

антиоксиданга ЮС-4876 и ИОС-4879, синтезированные и испытываемые

в Институте органического синтеза АН Латв. ССР. По согласованию

с разработчиком препарат K0C-4S76 вводили перорально по 30 ыг 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-4Б79 -

ГЧ7

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

Генетическое повреждение гамет'тестировали по показателям частоты доминантных летальных и полулеталъных мутаций., реципрок-ных транслокаций, унивалентор и фрагментов хромосом, определяемых jio принятым методикам (Рассел В.Л., I960; "алашенко A.M., 1967; Дыбан А.П., IS70; Малашенко A.M., Суркова Н.И,, 1977; Шевченко В.А., Померанцева-М.Д., 1985). При выборе сроков теоти-. рования генома исходили из длительности стадий сперматогенеза у, крыс (Рузен-Ралге Э., 1980) и продолжительности формирования поглощенных доз в гонадах от каждого из радионуклидов, определяя тем самым мутагеннуо 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 одинаковы^ условиях, содержались'

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

Статистическую обработку полученных данных выполняли с помощью непараметрического критерия углового преобразования Фишера, параметрического критерия ¿ Стыодента и регрессионного анализа. Большая часть вычислений проведена на ЭК/1 с использованием стандартного пакета программ STATCPAFICS.

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

J-STJ

Cs вызывают качественно сходные генетические эффекты. Однако

их мутагенная активность в гаметах при соизмеримых гонадных до-

Г37

зах неодинакова (табл.1). Достоверное увеличение мутаций от Cs 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 уро- . вень доминантных летальных мутаций, реципрокных транслокаций,

тог

унивалентов и фрагментов хромосом, а - только унивалентов. Индуцирование доминантных летальных мутаций в сперматогониях крыс, как следует из литературных данных (bae<f 7. el

тот

IS72), наблюдается при инкорпорации I в более высокой дозе. •.Зависимость частоты доминантных летальных мутаций от дозы

Т07

наиболее подробно изучена при введении Cs (рис.1). В диапазоне доз до 200-300 сГр она совместима с линейной. Постмейотические половые клетки значительно более радиочувствительны по этому показателю, чем премейотические, что можно объяснить отсутствием репарации на поздних этапах гаметогенеэа и элиминацией крупных хромосомных аберраций в мейсзе.

■Таблица I

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

Радиационное воздействие Доза, сГрх1> Значимый рост мутаций пк 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 т выявлен на выявлен дал дм,рт,Ун,®р

45Са 0,6 б' .21 370-950' 3700-9500 14800-38000 не выявлен ДЗЫ.РТ.Ун.Фр дамх3)

131 х 0,5 5 540 '5400 не выявлен. Ун •

Б-лучи (локально) 5 20 • 200 500 ■ о 0 0 не выявлен не выявлен ДИ.РТ . ДЯМ.РТ •

х1) - через 35 и 163 суток после введения радионуклидов (при отсутствии различий приведено одно значение);

х2) - ДШ-доминантные летальные мутации. РТ-реципрокные чранслокации, Ун-униваленты и эр-фрагменты хромосом;

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

Сходный с вышеуказанным характер относительной радиочувствительности дифференцирующихся сперматогенных клеток .отмечен'в теста доминантных деталей и при введении . Са. ■ Однако генетический риск (на I сГр в гонвдах на I спермий) этих радиационных воздействий неодинаков. При поступлении относительно равномерно распределяющегося.по телу 137С$ он 'шке, чем при введении остеотропного ^Са, составляя соответственно по выходу доминантных летальных мутаций в постмвйотических половых клетках 2,Г-Ю-^ и 0,4-1,1-10"^ и по выхо-.-ду реципрокных транслокаций в сперматогониях - 2,ЗЛ0"^ и 3,1 Л

%

Рис Л. Экспериментальные точки доверительный интервал) и

линии регрессии частоты индуцированных доминантных летальных мутаций (по постимплангационной гибели эмбрионов) от дозы ТсГр) в постмейогических (I) и премейотических т^ С2) половых клетках крыс после однократного введения С*.

Т *У7

При рассмотрении причин различной мутагенной активности С$, и 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 Шоыераицева М.Д., Рамайя Л.К., Иванов В,И,, 1972; М.1., 1965), Учитывая это, а также данные об отсутствии влияния мощности дозы на уровень генетических повреждений постией-отических половых клеток (Шевченко В.А., Померанцева М.Д., 1985), . можно'констатировать, что неодинаковый выход мутаций в гаметах, облученных 137С5, и ^Са в незначительных и равных дрзах, обусловливался нэ столько различием в интенсивности этих облучений, сколько другими факторами.

Об этом также свидетельствуют 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 таковую первого, составляя при гонадной дозе 5 сГр соответственно 4,7>10^ и <1,5 сГр/сут.

сГр/сут

И

4 10 "

10

10

-I 10 ■

-2 10

10 20

30

40 50 60 ' 70 80 сутки

Рис.2. Интенсивность внутреннего (4^Са, Са)

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

207 кБк/г 4БСа;-----3,7 кБк/г

131т

---0,7 КБк/Г137С5;

- лучи Рентгена

Так как указанные радионуклиды вводили животным з 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 ^Сб при равных поглощенных дозах в гонадах было одинаковым. Поэтому неодинаковый выход мутаций, индуцированных кавдыы 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 ^Са и 3,7 кБн/г на объяснима аддитивностью эффектов, ожидавшихся в пре- и постмейотичеоких 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-

ТЗТ»

сутствие суммарного эффекта одновременно инкорпорированных I

45„

и Са указывает на .повреждение .наследственного аппарата сперма-

• тогенных клеток не только в результате их непосредственного, на

• и опосредованного действия. .

' Установлено, что мембранотропныв антиоксиданты И00-4876 и ИОС-4879 при внутреннем облучении организма "^0$ я защищали половые клетки от повревдений, обусловливающих доимллантационцую гибель эмбрионов. Снижение уровня генотоксических эффектов на • пре- й постмейотичеоких 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. Поэтоцу отмеченное снижение генотоксической активности ^Сб и скорее всего связано с модификацией их опосредованного действия вследствие стабилизации клеточных мембран указанными ангиоксидантами.

Как следует из табл.2, после инкорпорации и

значимо повышалась доля сперматогенных клеток с унивалентами и фрагментами хромосом. Так как эти аберрации, как правило, элиминируются в митозе и ыейоэе, 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 тестикуляркых 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 ДНК в ходе последовательных клеточных делений, например, в результате сегрегации несбалансированных хромосомных нарушений в процессе мейоза 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 генотоксических реакций в

гаметах, защищенных и нфщцищенных ыембр&нотролныш радиопротек-„торами, 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 210-230 суток после - инкорпорации радионуклидов

Радионуклид Введенная доза, кБк/г {Слетки с унивалентами Клетки с. ф рагментами

XУ хромосом аутосомных хромосом хромосомными хроматидными

45Са . 207 2,2х) (1.2-3.4) I 7х) (0,9-2,8) 1,5 (0,5-3,I) -17,4х) (13,5-21.7)

13^ 3.7 I 9х) (1.1-2.7) И ,6х' (0.9-2.5) 1,7 (0.7-3.1) 11,4 ( 8,7-14,4)

27 3,4х) (2.2-4.8) 1,6 (0.8-2.6) 2,5 (1.3-4.3) 14 9х' (11.6-18.6)

45Са+1311 207+3,7 2,5х) <1.5-3.7) 1>4 ч (0.7-2.3) 2,8х ^ (1.4-4.7) 14 2 (10,9-17.8)

Контроль 1,0 0,8 (0.5-1.2) 1.1 (0.6-1,8) 11,1 ( 9.5-12,8)

х) - различие с контролем достоверно, Рй»^0,05 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 А С« был примерно в 2 раза вьше, чем при внешнем локальном облучении семенников '(габл.З). На преыейотических стадиях цитодифференцировки (105-230 сутки) значимых различий в их мутагенной активности (по реципрокным транслокациям и доминантным летальным мутациям) не выявлено, хотя с учетом фактора модности дозы в сперматогониях (1ЩДР ООП, 1988) .следовало ожидать в 2-3 раза-больший о^ект 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 ~50л вкладе опосредованного действия радионуклида в повревдение наследственных структур.

; . , Таблица 3

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

Сутки, с начала облучения * к> Показатели повреждения 1'енома Т07 При инкорпорации ° С§ При рентгеновском локальном облучении

а. В сс ё '

36-53 №1 по Т)Г и-Ю-2 2.2-Ю_ЗХХ; -6,3-Ю-3

ИШ по ПГ -1.1. КГ2 2.М0-ЗХХ; 1,9-Ю"3 7.0.10-^'

185-205 ИДИ по 0Г 2,4-Ю-3 з.з.ю-4хх; -5.3-КГ3 2.8-КГ4

№1 по ПГ 4,6. Ю-3 2.2-КГ**' -6.9-КГ3 2.2-Ю-4ХХ;

210-230 РТ 1,6-Ю-4 2,3-10-5ХХ; 2.М0-4 схх; 3.5-10"°

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

хх) - значение коэффициента 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\baiSkoCLcМе1 , , 1980) и примерно в 2 раза ниже, чем при комбинированном и изолированном'облу-.

45 тот

чении * Са и когда он прл небольших (около 5-20 сГр) погло-

щенных дозах в гонадах и значительно бользшх (на 2-3 порядка) - в критических органах достигал £С£ и более. Однако значимый рост кут-щ-,',?. з г:г\'.от:х; за счет опосредованного действия двух последних

радионуклидов отмечен лишь при поглощении* дозах в костном мозге и чщитовидной железе соответственно более 7 и 54 Гр и отсутствовал при дозах порядка 3 и 6 Гр, то есть наблюдался при существенных изменениях в гормональной и кроветворной (развитие острой лучевой-болеэшО системах. Последние, таким образом, можно рассматривать как один из механизмов опосредованного действия радионуклидов на геном гамет.

Таблица 4

Значения предельно допустимых (по 11РБ-76) и генетически эффективных (согласно проведенным исследованиям) поступлений радионуклидов

Радионуклид цщх1) Г1гах2) Генетически эффек-ТИПНПР пппт^/плоние

кБк кЕк/гх3> кБк нБк/гх3) кБк/г Доза в гонадах,

45Са 3,0. Ю3 4,2- КГ5 2,7-Ю2 3.9-10~б 2. МО2 б

• 1311 3,7-Ю2 б.З-Ю"6 3,0-ГО1 4.3-КГ7 3.7-10° 5

137с* 5.9-Ю3 8.4-Ю-5 4.4-102 б. ЗЛО-6 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 нике предельно допустимых но ожидается значимого в малых популяциях ' увеличения генетических повреждений гаметОднако при поступлении ' ^Са и в значительно большем количестве, что характерно ддя аварийных ситуаций,, возможен достоверный рост мутаций да>:;е при поглощенных дозах в гонадах' на уровне предельно допустимых 5 бэр'за год (НРБ-76/87). Гак 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

I. Мутагенная активность радионуклидов различной тропности и локального рентгеновского облучения семенников' неодинакова. Статистически значимое повреждение наследственных структур наблюдалось при гонадной дозе от и начиная с .5 сГр, от ^Ся -с 60 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 137С$ и 355 и приводило к достоверному уменьшению уровня доимплантационной гибели эарЬдышей крыс.

3. Статистически" значимые повреждения генома сперматогенных клеток в условиях комбинированного воздействия "^Са 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 дозовнх нагрузок на тело при равных гонадных дозах, отсутствие суммации генотоксических эффектов в соответствии с величиной гонадных доз от одновременно введенных радионуклидов различной тропности, неодинаковая геногокси-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 опосредованного действия ионизирующих излучений.

Б. 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 випе, чем от С$, равномерно распределяющегося'в ор-

тот

ганизме, и ог Ч, 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 505? - 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 вклада опосредованных лучевых реакций в повреждение наследственных. структур.

. СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ 110 ТЕ® 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" МН.ТС ГКНТ 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. Ветут В.А. Относительная генетическая радиочувствительность половых клёток разного возраста в условиях внутреннего облучения ^Са // Действие малых доз ионизирующей радиации: Тез. докл. Всесоюэн. 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 ^S // 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 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" МНГС ГКНТ СССР.-Киев, 1988. -

С.25.

10. Ветух Б.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. Всесоюэн. конф. - Обнинск, 1988. - С.9-10.

11. Борисова В.В., Ильин Б.П., 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.Ве-тух и др. // Тез. докл. I Всесоюэн. радиобиол. съезда. - Пущина, 1989. - Т.4. - С. 948^949.