Комбинированное действие солей тория

г/кг, вероятнее всего был превышен "порог поражаемости" для типа нарушений, влекущих за собой формирование ДЛМ (реципрокные транслокации и крупные хромосомные аберрации) (Шевченко, Померанцева, 1985). При дальнейшем повышении концентрации затравки репаративные системы уже не справлялись с возрастающим количеством мутационных событий, что привело к повышению уровня нарушений.

2). При гамма-излучении животных выявлено значительное увеличение уровней эмбриональной смертности (на всех этапах) по сравнению с контролем (Р<0,001) (см. Табл. 3 и рис. 3). Это явно свидетельствует о высокой мутагенной активности ИИ данной интенсивности. Очевидно, что репаративные системы клеток не способны были полностью компенсировать повреждающее действие гамма-излучения.

3). Комплексное воздействие ИИ в дозе 1,8 Гр и свинца в концентрациях 0,3 и 0,1 г/кг (см. Табл. 3 и рис. 3) выявило значительный генотоксический потенциал сочетаний данных мутагенов по критериям РДЛ и ДЛМ (Р<0,05). В то же время результаты обработки мышей свинцом в концентрации 0,03 г/кг в совокупности с гамма-облучением позволяют сделать вывод о низкой мутагенной активности данного сочетания воздействующих факторов. Таким образом можно с уверенностью сделать вывод, что "порог поражаемости" сперматогониев меньшей по критериям РДЛ и ДЛМ при воздействии гамма-излучения в дозе 1,8 сГр находится в промежутке концентраций свинца 0,1 и 0,03 г/кг. Анализ уровней ПДЛ во всех вариантах комплексной обработки мышей не выявил статистически достоверных различий с частотой этих нарушений в контрольной группе, что позволяет сделать заключение о низкой генетической эффективности сочетанной затравки при индукции постимплантационной гибели.

Исследование монотонностей дозовых зависимостей выхода РДЛ н ДЛМ однозначно свидетельствует об их линейном характере (r рдл = 0,9011 (P<0,01); r длм = 0,9468 (р<0,001)). В случае же анализа ряда ЛДЛ прямая дозовая зависимость не прослеживается (r = 0,1491). Таким образом, можно с уверенностью сделать вывод о том, что индуцируемые комплексом комутагенов ПДЛ не зависят от затравки в данном диапазоне концентраций свинца и при указанной дозе гамма-излучения.

Нами был произведен расчет коэффициентов сочетанного действия (Ракин, 1991) по формуле:

S = (Q-q)/Q, (Q = m + l – (n_M + n_L); q = k – n_K),

где m, l и k - значения параметра при действии соответственно факторов М, L и М+L, а n_M, n_L и n_K - спонтанные уровни. Необходимо отметить, что применение формулы не корректно в случае Q » 0, как и при значеяиях m, l и k близких n. Расчет значений S с неприменением регрессионного анализа позволяет выделить "интервал аддитивности", в который не попадают данные, отражающие антагонистические (< 0) или синергические эффекты (> 0).

Данные, представленные в Таблице 3 свидетельствуют, в основном об антагонистическом и аддитивном эффектах сочетанного действия обозначенных факторов. Исключение составляет вариант обработки мышей облучение + 0,1 г/кг Рb по критерию РДЛ, где прослеживается явный синергический эффект. Индукция же ПДЛ во всех случаях комплексной обработки имеет антагонистический характер. Таким образом можно заключить, что истинный показатель генотоксичности сочетаний гамма-облучения и указанных концентраций свинца – постимплантационная гибель эмбрионов – снижается при комплексном воздействии мутагенов, в отличии от вариантов их раздельного на сперматогонии мышей. Это согласуется с данными других исследователей (Витвицкий и др., 1996). То есть, предположительно, "включение" механизмов репарации более высокого уровня обеспечивает более низкий уровень выхода генетических нарушений.

В таблице 2 (рис. 2) представлены частоты РЛМ, ПЛМ и ДЛМ у групп самцов подвергнутых затравке торием и гамма-облучением.

Уровни РЛМ статистически достоверно превышали контрольные значения, как видно на иллюстрациях, при максимальных и минимальных нагрузках при обработке животных g-излучением и торием порознь (P<0.01). Максимальная степень воздействия индуцировала возникновение практически схожих частот леталей (17,6 и 17,4% соответственно) при обработке торием в совокупности с облучением в дозе 1,8 сГр (P<0,05). При анализе дозовой зависимости выходы нарушений по критерию РЛМ во всех вариантах эксперимента не наблюдали линейного характера, что подтверждается статистическими методами. Однако, некоторая схожесть дозовых динамик нарушений была выявлена при попарном анализе частот РЛМ при раздельной обработке мышей ИИ и торием (r = 0.881±0.10), при воздействии радиации и тория в совокупности с облучением в дозе 1,8 сГр (r = 0,8387 ± 0,09) и при сравнении результатов затравки торием и торием в сочетании с облучением в дозе 1,8 сГр (r = 0,8785 ± 0,07) (во всех случаях P < 0,01). Если принять во внимание, что схожесть дозовых динамик была отмечена при сопоставлении частот АГС, индуцированных воздействием тория и тория в сочетании с облучением в дозе 1,3 сГр (см. выше), то в данном случае можно говорить о том, что при затравке торием и минимальной радиационной нагрузке отмечается синхронность в процессах формирования повреждений генного характера, реализуемых в АГС и РЛМ.

Постимплантационные потери чаще встречаются при средних и малых стрессирующих нагрузках. Исключение составляет статистически превышающий спонтанный уровень показатель параметра при затравке торием в совокупностью с γ-облучением в дозе 1,8 сГр (11,1%; Р <0,01). В случаях обработки мышей по отдельности торием или свинцом, а также свинцом и ИИ значимых превышений контрольных параметров не отмечено. Возможно при γ-облучении в малых дозах «порог чувствительности» генеративных клеток на коком-то этапе оказался ниже дозы 1,8 сГр, и при достижении максимальной радиационной нагрузки «включился» механизм репарации повреждений более высокого уровня.

По критерию ПЛМ не было отмечено монотонной линейной дозовой зависимости. Проведенный же корреляционный анализ выявил схожесть дозовых динамик выхода нарушений при сравнении таковых в варианте при затравке торием и торием в сочетании с γ-облучением в дозе 1,8 сГр (r = 0,7799±0,05; Р < 0,05), что было выявлено при аналогичном сопоставлении частот РЛМ (см. Выше).

Аномальные головки спермиев. Анализ частот, индуцированных различными концентрациями свинца, структурных нарушений строения спермиев представлен в таблице 3 и на рисунке 3. Как и в случае исследования уровней ДЛМ, четкой дозовой зависимости выхода нарушений нет. Однако, в отличии от картины от картины, наблюдаемой при анализе ДЛМ, частоты АГС, индуцированные даже самой малой концентрацией токсиканта значительно превышают контрольный уровень (P < 0,001). Это явно свидетельствует о высокой генотоксичности свинца при возникновении точковых мутаций, мелких делеций и соматических нарушений в организме, реализующихся в виде АГС (Шевченко, Померанцева, 1985). Минимальное статистически достоверное отличие уровней АГС в 3 - м и 2 - м вариантах может свидетельствовать о том, что "порог поражаемости" и "репаративная емкость" компенсаторных систем были превышены при концентрациях меньших, но достаточно близких к таковой в варианте 3.

Таким образом, наши исследования показали, что свинец не индуцирует (в этих низких концентрациях ) "крупных хромосомных аберраций". В то же время, свинец является весьма генотоксичным в отношении индукции точковых мутаций и мелких делеций. Анализируя соотношение данных по детекции АГС и ПЛМ, нужно заметить, что существует статистически достоверная (Р < 0,05) корреляция между этими параметрами:

r = 0.721±0.03 что может свидетельствовать об однонаправленности процессов компенсации упомянутых генетических повреждений. В связи с этим можно предположить, что свинец является эффективным мутагеном в исследованном градиенте концентраций по критерию маломаштабных генетических повреждений, результатом чего в итоге являются ПЛМ и АГС (соответственно в меньшей и большей степени) ( Шевченко, Померанцева, 1985; Харченко, Андреева, 1987).

Одновременно следует отметить, что именно в выбранном диапазоне концентраций не наблюдается статистически достоверных коэффициентов регрессами, что указывает на отсутствие прямых дозовых зависимостей выхода генетического эффекта по всем исследованным параметрам. И если по критерию АГС можно смело утверждать, что "порог чувствительности" находится ниже минимальной концентрации свинца, по критерию ДЛМ как раз в промежутке для 1-го и 3-го вариантов эксперимента.

В табл. 4 и на рис. 4 представлены результаты подсчета частот АГС во всех обследованных группах. Значительное превышение опытных и контрольных уровней данного параметра при раздельных облучении и затравке торием может быть объяснено некоторой генетической нестабильностью генотипа лабораторной популяции мышей в момент проведения эксперимента. В целом необходимо отметить статистически значимое превышение спонтанного уровня нарушений (Р < 0,05) во всех опытных группах при сочетанной обработке грызунов торием g-облучением в дозе 1,8 сГр, а также при затравке свинцом. Максимальные дозы явились генетически эффективными при сочетанном действии тория и облучения во всех вариантах, а также при комплексной обработке животных свинцом и радиацией. Случаи статистически достоверного превышения этого параметра под воздействием на объекты минимальных доз отмечены при раздельном g-облучении, при затравке торием с сопутствующей радиоактивной нагрузкой в дозе 1,8 сГр и при комплексной обработке мышей свинцом и g-излучением.

Отсутствие линейной дозовой зависимости при воздействии на биологические структуры малых доз мугагенов отмечено многими авторами (Кузин, 1991; Спитковский, 1992; Бурлакова, 1994; и др.). Поэтому внешнее отсутствие эффекта при более мощных воздействиях может быть объяснено различными точками зрения на характер выхода нарушений. Вполне пригодна для объяснения такого рода явления концепция поэтапного включения репаративных систем в клетке, подвергнутой стрессирующему воздействию внешних факторов (Зайнуллин, 1988; Спитковский, 1992). Это может свидетельствовать об адекватной реакции репаративных клеточных структур на дополнительное радиационное воздействие. В данном случае можно сделать предположение, что при сочетанном действии g-излучения и тория при средней концентрации металла был превышен порог чувствительности к стрессору «n-го» порядка ( < 0,03 г/кг), но не достигнут порог порядка «n+1» (0,1 г/кг).

Природа нарушений, приводящих к изменению формы головок спермиев выяснена недостаточно четко. Имеются данные, что повышение частоты АГС у мышей не связаны с реципрокными транслокациями или крупными хромосомными аберрациями, а обусловлено точковыми мутациями или мелкими делециями, а также соматическими повреждениями в организме (Шевченко, Померанцева, 1985). Исходя из этого АГС - результат нерепарированных генных повреждений, которые далеко не в полной мере скринируются при контроле качества наследственного материала цитогенетическими методами и. соответственно вносят существенный вклад в нарастание генетического груза в популяциях.

В таблице 5 (рис. 5) представлены значения коэффициента S, расчитанные для всех критериев оценки ген-эффекта.

Как видно из иллюстраций, основной массив данных имеет отрицательное значение коэффициента, что явно говорит о тенденции к демонстрации антагонистического эффекта. В то же время, учитывая, что расчетный «интервал аддитивности» составил -0,71...+ 0,71, то с уверенностью говорить об антагонистическом характере взаимодействия металла и ИИ в нашем случае можно лишь при рассмотрении вариантов комплексной затравки торием и облучением в дозе 1,8 по критериям эмбриональной смертности, где все значения S ниже «порога» аддитивности. В остальных случаях отмечены как аддитивные, так и антагонистические эффекты, причем, как правило, не позволяющие вывести закономерных связей по критерию «доза-эффект». В целом же необходимо отметить как более информативные группы данных значения S, рассчитанные для АГС и эмбриональной смертности, в которых выше регистрируемая доля аберрантных событий. С уверенностью можно говорить, что минимальные концентрации свинца и тория в сочетании с внешним облучением по указанным выше критериям вызывают антагонистический эффект, свидетельствующий о том что в уровни комбинированного стресса не превышают репарационных возможностей стабилизирующих геном систем данного уровня, что, как правило происходит при превышении концентрации ТМ и ТЕРН 0,03 г/кг.

Поведение свинца и тория в организме, и в частности при их воздействии на генеративные структуры, различно, но в силу их некоторого химического сродства возможна компенсация их генотоксического воздействия одними и теми же репаративными системами. Кроме того необходимо отметить, что слабая интенсивность α- и γ-излучений тория в таких субвитальных концентрациях вряд ли может быть причиной биологического эффекта (Blaylock, Shugart, 1972). Вероятно, интерпретация данных была бы более корректна и информативна при расширении градиентов доз и концентрации в эксперименте.

4. Выводы

1. В большинстве вариантов обработке мышей мутагенами отсутствует прямая дозовая зависимость. За исключением воздействий свинца и облучения 1,8 сГр по критерию РЛМ и при воздействии тория и облучения 1,8 сГр;

2. сочетанное действие факторов характеризуется либо аддитивным, либо антогонистическим действием практически по всем критериям оценки генетического эффекта;

3. концентрации тория и свинца 0,03 г/кг в сочетании с внешним γ – облучением вызывают антогонистический эффект при оценке уровней АГС и эмбриональной смертности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ауэрбах Ш. Проблемы мутагенеза. М.: Мир. 1978. С. 253-335.

2. Ватти К.В. О зависимости частоты мутации от дозы облучения в связи с чувствительностью примейотических и постмейотических стадий сперматогенеза // Генетика. 1965. №4. С.94-99.

3. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Адаптация и мутагенез // Радиационный мутагенез и его роль в эволюции и селекции. М. 1987. С.127-141.

4. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Спонтанные и индуцированные радиации ДЛМ у самок и самцов дрозофилы // Исследования по генетике. Л.: ЛГУ. 1976. вып.6. С. 32-44.

5. Верховская А.И. Радионуклиды в организме. М. 1988. С. 20-44.

6. Витвицкий В.Н., Бахитова Л.М., Соболева Л.С., Шевченко В.А. Модификация мутагенных эффектов гамма-излучений солями тяжелых металлов // Известия РАН. Серия биологическая. 1996. №4. С.495-498.

7. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М. 1972. С. 20-35.

8. Гончаренко Е.И., Кудряшов Ю.Б. Химическая защита от лучевого поражения. М. 1985. С. 24-37.

9. Жестянников В.Д. Репарация ДНК и ее биологическое значение. Л. 1979. 285 с.

10. Зайнулин В.Г. "Доза-эффект" в исследовании эффектов малых доз радиации // Радиочувствительность растений и животных биогеоценозов с повышенным естественным фоном радиации. Сыктывкар. 1988. 93 с.

11. Корогодин В.И. Проблемы пострадиоционного восстановления. М. 1966. С. 50-60.

12. Кудряшов Ю.Б. Лучевое поражение. М. У. 1987. С. 48-60.

13. Кузин А.М. Молекулярная радиобиология клеточного ядра. М. 1973. 208 с.

14. Левина Э.Н. Общая токсикология металлов. Л.: Медицина. 1972. 221 с.

15. Ли Д.Е. Действие радиации на живые клетки. М. 1963. 288 с.

16. Лобашев М.Е Физиологическая гипотеза мутационного процесса // Вестн.ЛГУ 1947. Т.8. №1. С.10-29.

17. Мендельсон Г.И., Сергеева А.С. Исследования генетической детерминированности ДЛМ у дрозофил // Генетика. 1990. Т. 26. №6. 1019 с.

18. Москалев Ю.И. Отдаленные последствия ионизирующего излучения. М.: Медицина. 1991. 300 с.

19. Москалев Ю.И. Современные представления о действии ионизирующего излучения на млекопитающих и проблемы нормирования // Медицинская радиобиология. 1985. №6. С. 66-72.

20. Петин В.Г. Генетический контроль модификации радиочувствительности клеток. М. 1987. 125 с.

21. Плохинский Н.А. Алгоритмы биометрии. М.: МГУ. 1980. 150с.

22. Померанцева М.Д., Рамайа Л.К. Мутагенный эффект излучений разных видов на полове клетки самцов мыши // генетика. 1969. Т.5. №5. С. 103-112.

23. Померанцева М.Д., Рамайя Л.К. Генетический эффект инкорпорированного Cs у самцов мыши у однократном введении изотопа // Радиобиология. Наука. 1993. Т.33. № 1(4). 564с.

24. Ракин А.О. Хроническое действие тяжелых естественных радионуклидов и металлов на генетическую структуру популяций дрозофилы: Дисс… канд. биол. наук. Сыктывкар. 1990. 146 с.

25. Рамайя Л.К., Померанцева М.Д. Изучение мутагенного действия кадмия на половые клетки самцов мыши // Генетика. 1977. Т.13. №1. 89с.

26. Спитковский Д.М. // Радиобиология 1992. Т. 32 вып. 3. С.382-400.

27. Стаканов В.А. Влияние ионизирующей радиации на ДНП и ДНК клеток семеника: Авторефера дис.б.н. Медицина: ин-т биофизики АН СССР. 1972. С. 29.

28. Хансон К.П., Комар В.Е. Молекулярные механизмы радиационной гибели клеток. М. 1985. С. 6-14.

29. Харченко Т.Н., Андреева С.К. Гонадотоксическое действие ацетата свинца в эксперименте на белых крысах // Доклад АН УССР. 1987. Т. 6. № 5. 81с.

30. Шапиро И.И. Генетическое действие малых доз. М.: Наука 1964. С. 131-188.

31. Шварцман П.Я., Анисимов А.И. Изучение механизма инактивации и мутагенеза при действии этилена на половые клетки Drosophila melanogaster. Частота ДЛМ при хранении обработанных сперматозоидов // Генетика. 1973. Т. 9. №3. С. 76-83.

32. Шевченко В.А. Оценка генетического риска облучения популяции человека // Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье человека / Под ред. Е.Б. Бурлаковой. М. 1996. С. 50-67.

33. Шевченко В.А., Померанцева М.Д. Генетические последствия действия ионизирующих излучений. Наука. 1985. 57с.

34. Adler I.D. Jem-cell sensitet: ly:n mammals // Prog. cein Biol. Res. 1982. 109. P. 137-148.

35. Craig A.T., Tuler J.M.R. Combiner Vitragonic and gamma-irradiation of E.Coli // I bid. 1997 V. 22. N 15. P. 415-430.

36. Hesstrich M.L. Biomet Phanmacother. Stage-specificsensitivity of spermatogonia to different chematherapeufic drups. 1984. P. 132-142.

37. Kristiansen P., Eilertsen S., Einarsdottir E., Overbo S. Effect modification by inorganic lead in the dominant lethal assay. // Mutat.Res. 1993. V.302. N 1. P. 33-38.

38. Martins B.J., Raju M.E. Survival of cuitured mamalian cells exposet to ultrasount // Radiat. Environm. Biopbus. 1977. V2, №3. P.243-250.

39. Soares E.R., Sheridan W., Segall M. Increased frequencies of aberrant sperm as indicators of mutagenic in mice // Metal. Res. – 1979. – V.64, №1. – P.27-35.