Надежность живых систем в отношении поражающего действие гамма лучей обеспечивается активностью защитных ресурсов системы - биогенных аминов, тиолов, гормонов, эндогенных антиокислительных и антирадикальных систем (Гончаренко, Кудряшов, 1980).

1.2. Влияние тяжелых металлов на наследственные структуры организма

Тяжелые металлы в последние десятилетия являются одним из самых распространенных факторов загрязнения окружающей среды. В связи с этим назрела настоятельная необходимость на ряд вопросов о степени генотоксической опасности многих веществ, включающих в свои структуры ионы ТМ. Мнения различных исследователей о генетической активности ТМ неоднозначны, поскольку функциональная роль металлов в организме до конца еще не выяснена.

Известно, что физиологическая роль некоторых ТМ обеспечивается их участием в клеточных структурах. Так, наряду с общеизвестными микроэлементами, представляющими атомы Мn, Fе, Ni, Сu, Мо, Zn, и Сr, оказывающих стабилизирующее действие на двойную спираль ДНК, а также играющих важную роль в организации третичной и четвертичной структур хромосом (Уильямс, 1975), возможна и определена роль ТМ в регуляции внутриклеточных процессов, в частности, как было показано Мазиа (Маzia, 1954) (цит. по: Ракин, 1990) кобальт и никель регулируют кроссинговер, препятствуя возникновению структурных нарушений нитей ДHК.

Металлы способны связываться и с белковыми структурами. Так в 1977 году в цитолизосомах кишечного эпителия личинок дрозофилы были обнаружены белковые образования, содержащие ионы меди (Тарр, Носkaday, 1977). Было высказано предложение, что эти протеиды, названные металлотионинами, являются клеточными детоксикантами. Правильность этого предложения была подтверждена в 1987 году, когда было обнаружено резкое снижение концентрации низкомолекулярных комплексов серебра и ртути, вводимых крысам в качестве затравок, под действием медь - и кобальт содержащих металлотионинов (Sugawara, 1987) (цит. по: Ракин, 1990).

По мнению Д. Уильямса (1975), металлы в качестве микроэлементов могут находиться в виде свободных ионов, выполняя регуляторные функции в клетке. Однако Б. Халлиуэл (1987), полагает, что в виде свободных радикалов ТМ появляются в организме крайне редко, причем происходит это в случае разрушения ранее существовавших комплексов и являются в этом виде сильнейшими клеточными ядами.

Действительно, практически все металлы, попадающие в клетку, сразу связываются в органические комплексы, даже находясь в виде нерастворимой соли. Такие ковалентные и координатные комплексы проявляют не только стимулирующую, но и угнетающую активность, которая в основном зависит от атомарной массы и электроположительности катионов металлов (Talukderg, 1987) (цит. по: Ракин, 1990). Резюмируя данные по генотоксической активности различных ТМ можно сделать вывод, что эти вещества, принимая форму органокомплекса, начинают проявлять мутагенные свойства.

Рассматривая механизмы повреждения наследственных структур можно сказать, что под влиянием ТМ происходит повреждения третичной структуры хромосом, что ведет к частичной денатурации ДНК. При связывании двух валентных ТМ с ДНК возможны мутации типа транверсий и транзиций (Лерина, 1972). ТМ могут вызывать хромосомные аберрации, индуцировав точковые мутации, нарушать ферментные взаимодействия, ингибируя отдельные энзимы. При этом соблюдается избирательная блокировка ферментных систем. Каждый из металлов действует в строго определенных структурных точках энзимов, вследствие чего появляется возможность подключить другие ферментные системы, чтобы компенсировать такие взаимодействия. ТМ взаимодействуя с ферментными системами, могут замещать активный центр. ТМ, находясь в цитоплазме, изменяют насыщенность свободными радикалами в сторону их уменьшения.

Ярким примером клеточных изменений является свинец, который обладает гонадотоксическим действием (Харченко, Андреева, 1987). Отмечена способность свинца, обладающего большим сродством к электрону, блокировать поступление в клетку кальция на рубеже внешней клеточной мембраны. Ингибирующее действие свинца на процессе синтеза ДНК и РНК объясняется подавлением им активности, полимераз. Ацетат свинца может индуцировать рецессивные сцепленные с полом летальные мутации (Jacobson - Kram, Montalbano, 1985). Нитрат свинца в малых концентрациях вызывает повышение уровня доминантных и рецессивных летальных мутаций у дрозофилы (Ракин, 1990).

1.2. Особенности биологического действия инкорпорированных

радионуклидов

Естественные радионуклиды являются химическими токсикантами. Обладают способностью излучать ИИ. Радиотоксический эффект инкорпорированных радиоактивных веществ превышают эффект от внешнего облучения (Рамад, 1981). При попадании радионуклидов в организм, облучение может продолжаться в течении всей жизни. Мощность дозы облучения уменьшается со временем.

Обширные исследования на животных показали, что проявление биоэффектов при инкорпорации радионуклидов, зависят от физических свойств (тип и энергия излучения), дозы, формы вводимого соединения, пути и ритма поступления, особенностей распределения, эффективного периода полураспада, определяющего длительность лучевого воздействия, физиологических и генетических особенностей организма. Например: торий. Период полураспада тория Т=1,39*1010. Поэтому в большей степени можно говорить о его токсичности, чем о радиационном факторе. Длительный контакт грызунов с природным торием приводит к усилению репаративных процессов в организме, что полностью не компенсирует нарушение физиологического гомеастаза (Верховская и др., 1965). Безусловное значение имеет вид, в котором торий поступает в организм, а именно сопровождающий его анион. Большую биологическую опасность представляют неорганические соединения тория, чем комплексы.

Биоэффекты обычно наблюдаются при накоплении в тканях радионуклидов в дозах, значительно превышающих предельно допустимые в теле человека и животных. С увеличением дозы радионуклидов замедляется регенерация сперматозоидов, уменьшается масса семенников. Такие эффекты проявлялись при введении в организм Се, наблюдалось уменьшение массы семенников крыс на б0% по

сравнению с контролем. Также атрофия семенников у крыс при поражении радионуклидом Сs (Москалев, 1985).

При поступлении в организм НТО с питьевой водой, обнаружены атрофические изменения в семенных канальцах, их потомки имели меньшие размеры тела и были более подвержены инфекции, у них часто развивались инвазионные опухоли кишечника, в основе которых лежали наследственные изменения половых клеток (Mewissen, 1983, по Москалеву, 1991). НТО может индуцировать Д М на постмейотических стадиях сперматогенеза и реципрокные транслокации в сперматогониях.

Гистологически в семенниках крыс после введения плутония выявлены канальцы с нарушенным сперматогенезом и измененным соотношением разных форм клеток. Изменения сперматогенеза в первую очередь относят к системе сперматогония-сперматиды. Начальная стадия сперматогенеза редуцирована, еще более уменьшена генерация сперматоцитов первого порядка. В этих клетках нарушен мейоз, о чем свидетельствует наличие двуядерных сперматоцитов и клеток с крупным ядром. Количество клеток Лейдига увеличена, что является морфологическим выражением дисгормональной перестройки эндокринной части яичек. Мелкоклеточная лимфоцитарная инфильтрация стромы свидетельствует об аутоиммунных процессах в этом органе, завершающихся деструкцией половых клеток, в результате чего нарушатся оплодотворение (Райцина 1985 по Москалеву, 1991).

Особенностью биологического действия инкорпорированных радионуклидов определяется активной ролью организма в формировании тканевых доз из-за наличия транспортных иметаболических процессов, обуславливающих накопление, проявление эффектов, выведение радионуклидов из определенных органов и тканей.

1.3. Комбинированное действие факторов различной природы на

клеточные структуры

Рассматривая многоклеточные организмы как совокупность взаимосвязанных между собой клеток, находящихся на разных стадиях развития, можно понять важность познания проблемы сочетанного действия факторов различной природы на клеточные структуры. Проблема комбинированного действия факторов физической и химической природы на клеточные структуры в настоящее время актуально с точки зрения радиобиологии и экологии. Исследование эффектов клетки позволит нам сделать выводы о ее состоянии, а следовательно и об организме. )