Комбинированное действие солей тория, свинца и гамма-излучения на мужские половые клетки лабораторных мышей

Комбинированное действие солей тория, свинца и гамма-излучения на мужские половые клетки лабораторных мышей

Содержание

Краткие обозначения:

ИИ – ионизирующее излучение

ДЛМ – доминантные летальные мутации

ПЛМ – поздние летальные мутации

РЛМ – ранние летальные мутации

АГС – аномалии головок спермиев

ТМ – тяжелые металлы

Введение

В последнее время остро стоит проблема биологической опасности и, в частности, генетической эффективности малых доз мутагенов. До сих пор не существует единого мнения о наличии или отсутствии «пороговой дозы», хотя факт «пороговой чувствительности клетки» не оспаривается практически никем. При этом наибольшую проблему в разрешении данной задачи представляет взаимная «интерференция» трех отправных точек при формировании генетического эффекта: мощности дозы, времени воздействия мутагена и состояния генотипа. Т.о. зависимость «доза-время-эффект» (Бурлакова, 1994) усложняется даже на предварительном этапе оценки влияния малых доз на биологические объекты, особенно если речь идет о природных популяциях. Не для кого не секрет, что именно малые дозы, в особенности ионизирующие излучения (ИИ), являются источником накопления генетического груза, ведущего к качественным изменениям в генетической структуре популяции и, в итоге, к осуществлению микроэволюционных событий.

Нельзя не обратить внимание и на характер биологического действия мутагена, т.е. на критерий оценки его влияния на организм - физический или химический. Если ИИ, в частности γ-излучение - чисто физический фактор, а тяжелые металлы (ТМ) - химический, то безусловно смешанным действием обладают тяжелые естественные радионуклиды (ТЕРН). Причем генетичес- кий эффект внутреннего облучения, который демонстрируют ТЕРН значительно превышает таковой от внешних источников ИИ при равных поглощенных дозах (Дубинин, 1978; Кузин, 1991 и др.).

Наконец, поскольку эти факторы в природе практически не встречаются и не взаимодействуют в «чистом» виде, то необходимо дать оценку их влияния на живые объекты в сочетаниях друг с другом. К тому же сведения о комплексном действии ТМ, ТЕРН и ИИ в малых дозах крайне скудны.

Генетическая опасность ТМ и ТЕРН, в отличие от токсической, изучена на сегодняшний день недостаточно, и результаты такого рода исследований довольно противоречивы. Особенно мало данных по влиянию этих веществ на генеративные клетки и ткани, отвечающие за возрастание эмбриональной смертности и, особенно, за накопление генетического груза в популяциях. Поэтому несомненную важность приобретают исследования генотоксического действия ТМ, ТЕРН и ИИ на гаметогенез, в особенности на процесс формирования мужских половых клеток как значительно более уязвимых для мутагенных воздействий.

Поскольку в природе в основном приходится сталкиваться с низким и умеренным содержанием ТМ, ТЕРН и ИИ, то при проведении модельных экспериментов по исследованию их генотоксического гонадотропного действия особый интерес вызывает влияние концентраций этих веществ на 1-2 порядка ниже полулетальной дозы для млекопитающих (Левина, 1972), а пролонгированного γ -излучения - на 2-3 порядка (Кузин, 1991). Наиболее популярным объектом в такого рода исследованиях являются лабораторные млекопитающие чистых линий, генетический полиморфизм в лабораторных популяциях сведен к минимуму.

В настоящей работе предпринята попытка исследовать генотоксическое действие свинца и тория (в виде водных растворов нитрата) и пролонгированного γ-облучения малой мощности при формировании сперматогоний и ранних сперматоцитов у самцов мышей линии СВА генетическим и цитогенетическим методами. Таким образом нами изучалась чувствительность половых клеток, находящихся на ранних стадиях сперматогенеза к перечисленным мутагенам в «субвитальных» дозах и концентрациях.

1. Обзор литературы

1.1 Действие ионизирующего излучения на наследственные структуры

ИИ обладает сильным мутагенным эффектом. Для мутагенного действия наследственный материал является главной мишенью. Нарушение структурной организации приводит к изменениям в потомстве данного организм, либо к его гибели. Существуют гипотезы о возникновении генетических перестроек. К примеру, физиологическая гипотеза предполагает возникновение мутаций не в фазе непосредственного повреждения генетического аппарата, но при нетождественной репарации. (Лобашов, 1947). Предложенная В.И. Корогодиным (1966) гипотеза основывается на предложении, что результат внешнего воздействия - потенциальные повреждения наследственных структур, переходящие в истинные.

Первичные повреждения наследственного материала, вызванные ИИ, заключаются в одно- и двунитевых разрывах глюкозидной связи с последующим удалением оснований из полимерной ДНК; образующиеся деструктивные основания, «апуриновые, амидопириповые участки могут служить субстратом для специфических эндонуклиаз. Азотные основания повреждаются в два - три чаще, чем однонитеевые разрывы фосфодиэфирных связей. В свою очередь однотиевые разрывы формируются на 1-1,5 порядка чаще, чем двунитевые (Жестяников, 1979). Наиболее радиоустойчивы - нуклиазидные связи в нуклеиновых кислотах, они в 7-9 раз стабильнее, чем фосфодиэфирные (Кузин, 1973).

Согласно теории Д. Кроузера (Ли, 1963) первичным актом является попадание кванта энергии в определенную структуру, и ионизация, вызывающая повреждение, возникает именно в ней. Однако после открытия репарационных ферментных систем стали очевидны возможности возникновения скрытых повреждений. которые не всегда завершаются проявлением адекватного радиогенетического эффекта (Корогодин. 1966).

Структурно-метаболическая теория предвидит возможность, когда в следствие радиохимических процессов в ядре клетки формируются вещества, вызывающие повреждение структур ДНК и ДНП (Кузин, 1973).

В конечном итоге, повреждения формируются в несгабильной структуре, исход которых может быть либо возникновением точковых мутаций и формирование хромосомных аберраций, либо первичные изменения могут быть репарированы. При чем зависимость выхода точковых и хромосомных мутаций обусловлена различными механизмами возникновения этих двух типов мутаций. Например, различная мощность дозы не влияет на выход точковых мутаций у дрозофилы, в то время, как уровень аберрантных перестроек увеличивался пропорционально увеличению мощности дозы гамма-облучения. Сходные результаты при обработке линейных мышей рентгеновскими лучами получили П. Буул и Дж. Гудзварт (Buul, Goudzwart 1986, цирк. по Ракину).