Введение к работе
Актуальность темы. Изучение комбинированного действия физических и химических факторов на организм является одной из ключевых задач радиобиологии. Радиационное зафязнение окружающей среды происходит на фоне повышающегося содержания в ней различных мутагенов, канцерогенов и токсических отходов промышленности. При определении допустимых норм загрязнения и оценке риска для человека и биоценозов от повышающихся уровней радиации необходимо учитывать возможный синергизм действия радиации и химических агентов (Streffer, Muller, 1984).
Кадмий (Cd) относится к группе тяжелых металлов, обладающих высокой общей токсичностью, генотоксичностыо и канцерогенностью (Friberg et al., 1979; IARC, 1993). Способность Cd вызывать хромосомный мутагенез in vitro, а также у животных и человека была отмечена в ряде работ (Paton, Alison, 1972; Bassendowska-Karska, Zawadzka-Kos, 1987; Leonard, 1966), но точные механизмы генотоксичности Cd еще неизвестны С другой стороны, в ряде работ было показано, что Cd может оказывать радиолротекторное действие на уровне отдельных клеток in vitro и на уровне целостного организма (Renan, Oowman, 1989; Matsubara et al., 1S87). Это явление, как считают, связано с индукцией металлотионеинов (МТ). МТ-белки имеющие низкую молекулярную массу (< 10 кДа), высокое содержание цистеина (около 30 %), термостабильные, способны связывать тяжелые металлы (2n, Cd, Си, Bi, и пр.) через два металлотиолзтных кластера. Точная роль МТ в организме не установлена, но известно, что они играют центральную роль в детоксификации тяжелых металлов, регуляции гомеостаза Zn (Hamer, 1986) и в реакциям на различные стрессы химической и физической природы (Sato, Bremner, 1993; Robson et al., 1992).
Как известно, важнейшим критерием оценки реакции организмов на воздействие ионизирующей радиации является радиочувствительность, которая, в свою очередь, зависит от ряда факторов и, в частности, от функционировании систем репарации ДНК. Репарация ДНК-фундаментальный клеточный феномен, заключающийся в восстановлении нативной структуры ДНК с участием мультиферментных комплексов. Репарация тесно связана с жизнедеятельностью клеток как в норме, так и при воздействии физических и химических факторов (Wood, 1996). Процессы репарации ДНК тесно связаны с энергетическим метаболизмом, старением, превращением нормальных клеток в опухолевые, рядом наследственных заболеваний (Modrich, 1994; Sancar, 1996; Hanawatt, 1994). Клетки лимфоидных тканей, осуществляющих функцию иммунного надзора, могут представлять "слабое звено" opraw.jMa в случае действия мутагенных и канцерогенных факторов внешней среды. Нарушен-ла иммунитета делает организм более восприимчивым к различного типа инфекциям и препятствует элиминации опухолевых клеток. С другой стороны, опухолевая трансформация
лимфоидных тканей ведет к развитию таких заболеваний как лейкозы.
Таким образом, изучение влияния сочетанного действия Cd и у-радиации на повреждение и репарацию ДНК в лимфоидных тканях является проблемой большой важности.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является выявление закономерностей повреждения и возможной репарации генетических структур в клетках лимфоидных тканей мышей после комбинированного действия Cd и у-радиации. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи.
-
Изучить образование и репарацию однонитевых разрывов (ОР) и щелочелабильных сайтов в ДНК лимфоидных клеток мышей после воздействия ионов Cd2* и у-радиации.
-
Путем анализа частоты микроядер (МЯ) выяснить возможность образования хромосомных повреждений в клетках костного мозга этих же мышей.
3. Изучить влияние ионов Cd'* на активацию икдуцибельных реларативных ответов клеток.
Научная новизна полученных результатов. Впервые изучены процессы повреждения и
репарации ДНК при действии хлорида Cd и учэблучения in vivo. Продемонстрирована кинепіха восстанспения ДНК от повреждений, индуцированных хлоридом Cd в лимфоидных тканях.
Показано, что при комбинированном воздействии Cd и у-облучения, выход повреждений ДНК зависит от времени между обработкой хлоридом Cd и последующим облучением. Обработка мышей хлоридом Cd оказывает радиозащитный эффект, выражающийся в снижении начального уровня повреждений и ускорении репарации повреждений ДНК, индуцированных у-облучением.
Установлено, что хроническое воздействие хлорида Cd в нелетальных дозах не приводит к увеличению частоты хромосомных аберраций типа МЯ и не влияет на выход этих же повреждений при хроническом облучении ионизирующей радиацией. В то же время, как острая, так и хроническая предварительная обработка мышей хлоридом Cd приводит к индукции адаптивного репаративного ответа in vivo. Вместе с тем, хлорид Cd подавляет адаптивный сепаративный ответ на малые дозы ионизирующего облучения и не влияет на другой индуцибельный ответ, SOS-ответ, в бактериальных клетках.
Все изложенные результаты получены впервые и не имеют аналогов в литературе.
Практическое значение полученных результатов. В работе было показано, что Cd в нелетальных дозах и концентрациях вызывает повреждения ДНК, которые могут быть определены с помощью экспресс-тестов. На наш взгляд, представляется целесообразным использование метода электрофореза нуклеоида одиночных клеток для оценки генотоксическсто потенциала окружающей среды. С другой стороны, в работе убедительно Продемсінстрирован радиозащитный эффект солей Cd, связанный, вероятно с индукцией МТ. Хотя Cd является канцерогеном per se, известны нетоксические индукторы МТ. В связи с этим, может быть рекомендовано изыскание и внедрение в диетологию нетсксических индукторов МТ для предотвращения заболеваний, связанных с воздействием ионизирующей радиации у персонала
АЭС и лиц проживающих на загрязненных радионуклидами территориях. * '
Личный вклад соискателя. Все эксперименты, представленные в диссертации, проведены автором самостоятельно. Диссертантом использована установка для анализа поврежденное ДНК методом электрофореза нуклеоида одиночных клеток, созданная н. с. лаборатории молекулярной радиобиологии ИТЭБ РАН Н. П. Сиротой и теоретические концепции научного руководителя д. б. н. профессора А И. Газиева.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались на семинарах лаборатории молекулярной радиобиологии ИТЭБ РАН, отдела биохимических адптаций гидробионтоа ИнБЮМ НАНУ, кафедры биохимии Симферопольского Госуниверситета, на II Радиобиологическом Съезде (г. Киев, 20-25 сентября, 1993), на конференции NATO Advanced Study Institute Molecular and Applied Aspects of Oxidative Drug Metabolizing Enzymes (August 31-September 11, 1997, Tekirova, Antalya, Turkey), на конференции NATO Advanced Study liisttute Damage and Repair Oxygen Radical Effects, Cellular Protection and Biological Consequences (October 14-24,1997, Tekirova, Antalya, Turkey).
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в четьірех с гатъях и семи тезисах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ///страницах машинописного текста, состоит из введения, разделов, выводов и списка использованных источников. Текст содержит №рисунков. Список использованных источников включает S/i-' наименований, в том ' числе Ґ&У работ зарубежных авторов.
