Комбінована дія солей торію, свинцю і гамма-випромінювання на чоловічі статеві клітини лабораторних мишей

Біологія

Міністерство загальної та професійної освіти Російської Федерації

Сиктивкарський державний університет

Хіміко-біологічний факультет

Кафедра фізіології людини і тварини

Допустити до захисту: зав. кафедрою д.б.н., проф.

_____________В.Г. Зайнулін

Дипломна робота

Комбінована дія солей торію, свинцю і гамма-випромінювання на чоловічі статеві клітини лабораторних мишей

Науковий керівник:с.н.с., к.б.н.
_____________ А.О. Ракін

Виконавець:студентка 153 групи ______________ М.С.
Фісуп

Сиктивкар 2000

Зміст

Короткі позначення:

ІІ - іонізуюче випромінювання

ДЛМ - домінантні летальні мутації

ПЛМ - пізні летальні мутації

РЛМ - ранні летальні мутації

АГС - аномалії головок сперміїв

ТМ - важкі метали

Введення

В Останнім часом гостро стоїть проблема біологічної небезпеки і, вЗокрема, генетичної ефективності малих доз мутагенів. До цих пір неіснує єдиної думки про наявність чи відсутність «порогової дози», хочафакт «порогової чутливості клітки» не заперечується практично ніким.
При цьому найбільшу проблему у вирішенні цієї задачі являєвзаємна «інтерференція» трьох відправних точок при формуваннігенетичного ефекту: потужності дози, часу впливу мутагени істану генотипу. Т.ч. залежність «доза-час-ефект» (Бурлакова, 1994)ускладнюється навіть на попередньому етапі оцінки впливу малих доз набіологічні об'єкти, особливо якщо мова йде про природних популяціях. Чи недля кого не секрет, що саме малі дози, особливо іонізуючівипромінювання (ІІ), є джерелом накопичення генетичного вантажу,що веде до якісних змін у генетичну структуру популяції і, впідсумку, до здійснення мікроеволюційних подій.

Не можна не звернути увагу і на характер біологічної діїмутагени, тобто на критерій оцінки його впливу на організм - фізичний абохімічний. Якщо ШІ, зокрема?-Випромінювання - чисто фізичний фактор, аважкі метали (ТМ) - хімічний, то безумовно змішаним дієюмають важкі природні радіонукліди (ТЕРНО). Причому генетічес-кийефект внутрішнього опромінення, що демонструють ТЕРНО значноперевищує такий від зовнішніх джерел ІІ при рівних поглинених дозах
(Дубінін, 1978; Кузін, 1991 та ін.)

Нарешті, оскільки ці фактори в природі практично не зустрічаються і невзаємодіють в «чистому» вигляді, то необхідно дати оцінку їх впливу наживі об'єкти в поєднаннях один з одним. До того ж відомості про комплекснедії ТМ, терен та ІІ в малих дозах украй мізерні.

Генетична небезпека ТМ і терен, на відміну від токсичної, вивчена насьогоднішній день недостатньо, і результати такого роду дослідженьдосить суперечливі. Особливо мало даних з впливу цих речовин нагенеративні клітини і тканини, які відповідають за зростання ембріональноїсмертності і, особливо, за накопичення генетичного вантажу в популяціях.
Тому безперечну важливість набувають дослідження генотоксичнідії ТМ, терен та ІІ на гаметогенезу, особливо на процесформування чоловічих статевих клітин як значно більш уразливих длямутагенних впливів.

Оскільки в природі в основному доводиться стикатися з низьким іпомірним вмістом ТМ, терен та ШІ, то при проведенні модельнихекспериментів з дослідження їх генотоксичні гонадотропного діїособливий інтерес викликає вплив концентрації цих речовин на 1-2 порядкинижче полулетальной дози для ссавців (Левіна, 1972), апролонгованої? -випромінювання - на 2-3 порядки (Кузин, 1991). Найбільшпопулярним об'єктом в такого роду дослідженнях є лабораторніссавці чистих ліній, генетичний поліморфізм в лабораторнихпопуляціях зведений до мінімуму.

У даній роботі зроблена спроба дослідити генотоксичнідія свинцю і торію (у вигляді водних розчинів нітрату) іпролонгованої?-опромінення малої потужності при формуванні сперматогоніїі ранніх сперматоцітов у самців мишей лінії СВА генетичним іцитогенетичним методами. Таким чином нами вивчалася чутливістьстатевих клітин, що знаходяться на ранніх стадіях сперматогенезу доперерахованим мутагенами в «субвітальних» дозах і концентраціях.

1. Огляд літератури

1.1 Дія іонізуючого випромінювання на спадкові структури

ШІ має сильний мутагенним ефектом. Для мутагенного діїспадковий матеріал є головною мішенню. Порушення структурноїорганізації призводить до змін у потомство даного організм, або до йогозагибелі. Існують гіпотези про виникнення генетичних перебудов. ДоНаприклад, фізіологічна гіпотеза припускає виникнення мутацій не вфазі безпосереднього ушкодження генетичного апарату, але принетотожні репарації. (Лобашов, 1947). Запропонована В.І. Корогодіна
(1966) гіпотеза грунтується на пропозиції, що результат зовнішньоговпливу - потенційні пошкодження спадкових структур,переходять у справжні.

Первинні пошкодження спадкового матеріалу, викликані ШІ,полягають в одно-і двунітевих розривах глюкозідной зв'язку з подальшимвидаленням підстав з полімерної ДНК; утворюються деструктивніпідстави, «апуріновие, амідопіріповие ділянки можуть служити субстратом дляспецифічних ендонукліаз. Азотні підстави пошкоджуються в два - три частіше,ніж однонітеевие розриви фосфодіефірних зв'язків. У свою чергу однотіевиерозриви формуються на 1-1,5 порядку частіше, ніж двунітевие (Жестяніков,
1979). Найбільш радіостійкість - нукліазідние зв'язку в нуклеїнових кислотах,вони в 7-9 разів більш стабільною, ніж фосфодіефірние (Кузин, 1973).

Відповідно до теорії Д. Кроузера (Лі, 1963) первинним актом єпопадання кванта енергії в певну структуру, і іонізація, що викликаєпошкодження, виникає саме в ній. Однак після відкриття репараційнихферментних систем стали очевидні можливості виникнення прихованихушкоджень. які не завжди завершуються проявом адекватногорадіогенетіческого ефекту (Корогодін. 1966).

Структурно-метаболічна теорія передбачає можливість, коли внаслідок радіохімічних процесів у ядрі клітини формуються речовини,викликають пошкодження структур ДНК і ДНП (Кузин, 1973).

Зрештою, пошкодження формуються в несгабільной структурі,результат яких може бути або виникненням точкових мутацій іформування хромосомних аберацій, або первинні зміни можуть бутирепаріровани. При чому залежність виходу точкових та хромосомних мутаційобумовлена різними механізмами виникнення цих двох типів мутацій.
Наприклад, різна потужність дози не впливає на вихід точкових мутацій удрозофіли, у той час, як рівень аберрантних перебудов збільшувавсяпропорційно збільшенню потужності дози гамма-опромінення. Подібнірезультати при обробці лінійних мишей рентгенівськими променями отримали П.
Буул і Дж. Гудзварт (Buul, Goudzwart 1986, цирк. По Ракіну).

Зокрема, наявність гена, що порушує рекомбінацію, під впливом гаммапроменів не викликала збільшення частоти РЛМ у дрозофіли, хоча вихідгіперплоідних самців при цьому був різний (Miyamoto, 1983, цит, за
Ракіну).

На вираженість радіогенетіческого ефекту може впливати мітотичнаактивність клітини. Чим більше часу проходить між поділками клітини, тимбільше подій аберрантной природи (Gaulden, Weber, 1984, цирк. по Ракіну).

Безумовно і те, що індукція хромосомних аберацій залежить віддиференціювання клітин. Велика резистентність великих лімфоцитів попорівняно з малими пояснюється тим, що в останніх у процесідиференціації сильно зростає щільність спіралізаціі ДНК, що веде довтрати здатності до Ексцизійна репарації (George ea; 1987, цит. по
Ракіну).

неоднакова радіочутливість клітин різних тканин одного і тогож організму. Це чітко показав І. Буул при порівнянні реакції на опроміненнясперматоцітов та клітин кісткового мозку мишей, в останніх утворюється в 4,5рази більше аберацій, ніж в статевих клітинах. Аналогічна картина і припорівнянні сперматоцітов і клітин рогівки ока миші. Така невідповідністьможна пояснити різною активністю репаративних ензимів в тканинахвиконують різні функції. Частота виникнення аберрантних перебудовв одній про ту ж хромосомі і негомологічних парах хромосом одного генома тож різна.

Вихід хромосомних аберацій може залежати від параметрів, таких, як статьособи (Ватт, 1987), вік, фізіологічним станом клітини і організмув цілому. Однак хромосомні аберації можуть виникати і без прямоговпливу ШІ за рахунок дестабілізації ланцюга ДНК, індукованої в результатівтрати або модифікації нуклеотидів, або освіта ДНК-межнітевих зшивокчіпа димерів тіміна (Liu, Heddle, 1981, цит. по Ракіну).

На підставі цих фактів можна припустити, що при дії ШІ на ДНК,первинні реакції починаються з ушкодження азотних підстав. В наслідокнерепаріруемие пошкодження фіксуються у вигляді точкових мутацій, а іншачастина поломок внаслідок роботи репаративних систем перетвориться вхромосомні перебудови.

1. Дія малих доз іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти

Хронічне дія малих доз ШІ на організм також небезпечно, як іодноразове вплив мега-дози випромінювання. Аналіз даних про виходигенетичних ушкоджень показує «немонотонного» залежність виходумутацій від дози радіації (Зайнуллина, 1998). Наприклад, частота хромосомнихаберацій в кореневий меристема проростає насіння овсянніци луговий,зібраних з гамма - поля, виявилася вище в порівнянні з контролем, а протеця залежність не завжди була монотонної. Частота хлорофільних мутаційсеред сходів опромінився насіння, навпаки виявилася нижче контрольногорівня. Це може бути пов'язано, як з високим поліморфізмом даногопоказника, типовим для дикорослих видів, так і з явищем гомозіготаціів малих ізольованих популяціях (гама - поле) (Зайнуллина, 1993).

Досліджуючи лінії дрозофіл спонтанний рівень домінантних леталій можеколиватися (Ватт, 19б5). При відносно низькому тлі радіаціївиявляється підвищення рівнів домінантних леталій (Шевченко, Померанцева
1985).

Хронічне опромінення в яскраво-червоних дозах призводить до помітної змінивеличини генетичного вантажу. Поряд зі збільшенням частоти мутацій
(летальних, полулетальних) знижують життєздатність, можливе збільшеннячастки супервітальних мутацій, що приводять до підвищення життєздатності.

При випромінюванні реакції мишоподібних гризунів на хронічне опромінення вмалих днями показано, що в більшості випадків характер залежності «доза --ефект »має нелінійних характер і багато в чому визначається генотипомтварини. Це можна спостерігати на полівки-економці (зі стабільнимгенотипом) віварского змісту, мишоподібних гризунів із зони сильнозабрудненої (Зайнуллина, 1998).

Частота виходу мутацій може бути обумовлена різноюрадіочутливість клітин (соматичних і статевих), а також активністюрепараційних систем, стабільністю генома, фізіологічним станоморганізму (Шевченка, 199б, Померанцева, 1969).

УФ - промені і органічні перекису викликають мутації нуклеїнових кислот
(Ауербах, 1978).

Існує ряд хімічних агентів, що одержали назву «супермутагенов»,до яких відносяться пестіцди, етілметасульфонат, етіленамін та інші
(Шварцман, 1973). У поєднанні ІІ і супермутагени проявляють або адитивнийабо синергетичний ефект, протилежних за дією єрадіопртектори. Їх дія заснована на перехоплення кванта енергії,електронів, або що утворюється в результаті їх дії вільногорадикала. До цих речовин відносяться тіолсодержащіе сполуки, вітамінитіамін і ціанобеламін, іденовие з'єднання. Радіопртектори знижуютьймовірність формування летальних ушкоджень і вже сформованихпотенційно летальних ушкоджень в наслідок стимуляції системпострадіаційної відновлення.

1.1.2. Біологічна дія гамма-випромінювання

Гамма - промені, що виникають в результаті радіоактивного розпаду атомнихядер. Вони володіють високою енергією і можуть проникати в тканини. При цьому вонизіштовхуються з атомами, викликають вивільнення електронів та освітапозитивно - заряджених вільних радикалів або іонів. Ці зарядженічастинки стикаються з іншими молекулами, що тягне за собоювивільнення нових електронів. Тому уздовж треку високо --енергетичного променя формується стрижень іонів, що проходить в живі тканини.
Така трансформація електронної мережі викликає зміни різних структурв клітині, зокрема мембранного комплексу, органел і ДНК.

Виділяють найбільш радіочутливим органи клітини, а такожвнутрішньоклітинні системи і процеси (перекисне окислення ліпідів, розпад
ДНК, Автоліз білків) (Кудряшов, 1987). Характер ушкоджень структурзалежить від ступеня складності - її просторової організації.

ДНК - це лабильна, складна, надмолекулярних четвертинна структура;визначальним чинником у радіочутливості ДНК є їїпросторова організація у складі хроматину, її упаковка та зв'язок зклітинними органелами, з біологічними мембранами,

Біологічним мембранам приділятися будь-яка з основних функцій якоїє для клітини життєво - необхідної (бар'єрна, транспортна,рецепторній - сигнальна, регуляторно - ферментативна). У міру збільшеннядози гама - випромінювання спостерігається пригнічення механізмів активного іпасивного транспорту, порушується проникність іонів калію. (Chapmenn,
Stuurrock, 1972, цит. по Кудряшова), Важливим у дослідженні біологічнихмембран є оцінка їх структурно - функціональних взаємодій з
ДНК. Ця «пара» виступає якби у вигляді єдиної гігантської системи,кооперативно реагує на поглинання енергії ШІ, Порушуються ДЕ1К -мембранні взаємодії, відбувається денатурація і деструкціямакромолекул, порушення їх функцій в опромінених клітинах (Владимиров, 1972).

Основною властивістю гамма - променів є їхня здатність руйнуватизлагодженість біологічних реакцій, їх взаємозв'язок, порядок, пошкоджуватирегуляторні функції системи.

Жива система позбувшись «контролю» перестає існувати (Хансон,
Комар, 1985).

В міру ускладнення біологічної організації гамма - промені сприяютьосвіти і дії активних радикалів води і ліпідів, радіотоксінов,посилення автолітіческіх процесів, порушення клітинної та нейрогуморальноїсистем регуляції. (Кудряшов, 1985).

Слід зазначити, що гамма - випромінювання вражає органи, клітини іструктури тісно взаємопов'язані з функціональною активністю, наприклад,радіорезистентність «некритичних систем» (нейрогормональної системи,печінки, тучних клітин та ін), що зберігається в опроміненому організмі впочатковий період ураження (Корогодін, 1966).

Найбільш радіочутливим процесом при гамма - лікуванні єпроцес вільно-радикального перекисного окислення ненасичених ліпідів --ліпопероксидації (Владимиров, Арчаков, 1972). Гамма - випромінюванняінтенсифікує пероксидацію ліпідів, в результаті утворюється надлишокліпідних токсичних речовин, настає деструкція мембрани (Ясуо Кагава.
1935, цит. по Кудряшова).

Надійність живих систем щодо вражаючого дію гамма променівзабезпечується активністю захисних ресурсів системи - біогенних амінів,тіол, гормонів, ендогенних антиокислювальних і антірадікальних систем
(Гончаренко, Кудряшов, 1980).

1.2. Вплив важких металів на спадкові структури організму

Важкі метали в останні десятиліття є одним із самихрозповсюджених факторів забруднення навколишнього середовища. У зв'язку з цимназріла нагальна необхідність на ряд питань про ступіньгенотоксичні небезпеки багатьох речовин, що включають у свої структури іони
ТМ. Думки різних дослідників про генетичну активності Т??неоднозначні, оскільки функціональна роль металів в організмі до кінцяще не з'ясована.

Відомо, що фізіологічна роль деяких ТМ забезпечується їхучастю в клітинних структурах. Так, поряд з загальновідомимимікроелементами, що представляють атоми Мn, Fе, Ni, Сu, Мо, Zn, і Сr,надають стабілізуючу дію на подвійну спіраль ДНК, а такожщо грають важливу роль в організації третинної і четвертинної структурхромосом (Вільямс, 1975), можлива й визначено роль ТМ у регуляціївнутрішньоклітинних процесів, зокрема, як було показано Мазіа (Маzia,
1954) (цит. за: Ракін, 1990) кобальт і нікель регулюють Кросинговер,перешкоджає виникненню структурних порушень ниток ДНК.

Метали здатні зв'язуватися і з білковими структурами. Так в 1977 роців цітолізосомах кишкового епітелію личинок дрозофіли були виявленібілкові освіти, що містять іони міді (Тарр, Носkaday, 1977). Буловисловлено пропозицію, що ці протеіди, названі металлотіонінамі,є клітинними детоксиканти. Правильність цієї пропозиції булапідтверджена в 1987 році, коли було виявлено різке зниженняконцентрації низькомолекулярних комплексів срібла та ртуті, що вводяться щурамяк затравок, під дією мідь - і кобальт що містятьметаллотіонінов (Sugawara, 1987) (цит. за: Ракін, 1990).

На думку Д. Вільямса (1975), метали як мікроелементів можутьперебувати у вигляді вільних іонів, виконуючи регуляторні функції в клітині.
Однак Б. Халліуел (1987), вважає, що у вигляді вільних радикалів ТМз'являються в організмі вкрай рідко, причому відбувається це у випадкуруйнування раніше існуючих комплексів і є в цьому видінайсильнішими клітинними отрутами.

Дійсно, практично всі метали, які потрапляють в клітину, відразузв'язуються в органічні комплекси, навіть перебуваючи у вигляді нерозчинноїсолі. Такі ковалентні та координатні комплекси виявляють не тількистимулюючу, але і пригнічує активність, яка в основному залежить відатомарної маси і електропозитивні катіонів металів (Talukderg,
1987) (цит. за: Ракін, 1990). Резюмуючи дані по генотоксичніактивності різних ТМ можна зробити висновок, що ці речовини, приймаючиформу органокомплекса, починають проявляти мутагенні властивості.

Розглядаючи механізми пошкодження спадкових структур можнасказати, що під впливом ТМ відбувається пошкодження третинної структурихромосом, що веде до часткової денатурації ДНК. При зв'язуванні двохвалентних ТМ з ДНК можливі мутації типу транверсій і транзіцій (Леріна,
1972). ТМ можуть викликати хромосомні аберації, індукований точковемутації, порушувати ферментні взаємодії, пригнічуючи окремі ензими.
При цьому дотримується виборча блокування ферментних систем. Кожен зметалів діє в строго певних структурних точках ензимів,внаслідок чого з'являється можливість підключити інші ферментнісистеми, щоб компенсувати такі взаємодії. ТМ взаємодіючи зферментними системами, можуть заміщати активний центр. ТМ, перебуваючи вцитоплазмі, змінюють насиченість вільними радикалами у бік їхзменшення.

Яскравим прикладом клітинних змін є свинець, який володієгонадотоксичних дією (Харченко, Андрєєва, 1987). Відзначеноздатність свинцю, що володіє більшою спорідненістю до електрона, блокуватинадходження в клітину кальцію на рубежі зовнішньої клітинної мембрани.
Інгібірує, свинцю на процесі синтезу ДНК і РНК пояснюєтьсяпридушенням їм активності, полімерази. Ацетат свинцю може індукуватирецесивні зчеплені з підлогою летальні мутації (Jacobson - Kram,
Montalbano, 1985). Нітрат свинцю в малих концентраціях викликає підвищеннярівня домінантних і рецесивних летальних мутацій у дрозофіли (Ракін,
1990).

1. Особливості біологічної дії інкорпорованих радіонуклідів

Природні радіонукліди є хімічними токсикантами. Маютьздатністю випромінювати ШІ. Радіотоксіческій ефект інкорпорованихрадіоактивних речовин перевищують ефект від зовнішнього опромінення (Рамаді, 1981).
У разі потрапляння радіонуклідів в організм, опромінення може тривати впротягом усього життя. Потужність дози опромінення зменшується з часом.

Великі дослідження на тваринах показали, що прояв біоеффектовпри інкорпорації радіонуклідів, залежать від фізичних властивостей (тип іенергія випромінювання), дози, форми вводиться з'єднання, шляхи і ритмунадходження, особливостей розподілу, ефективного періоду напіврозпаду,визначає тривалість променевого впливу, фізіологічних ігенетичних особливостей організму. Наприклад: торій. Період напіврозпадуторію Т = 1,39 * 1010. Тому більшою мірою можна говорити про йоготоксичності, ніж про радіаційний факторі. Тривалий контакт гризунів зприродним торієм призводить до посилення репаративних процесів в організмі,що повністю не компенсує порушення фізіологічного гомеастаза
(Верховская та ін, 1965). Безумовне значення має вигляд, в якому торійнадходить в організм, а саме що супроводжує його аніон. Великубіологічну небезпеку становлять неорганічні сполуки торію, ніжкомплекси.

Біоеффекти зазвичай спостерігаються при накопиченні в тканинах радіонуклідів удозах, які значно перевищують гранично допустимі в тілі людини ітварин. Зі збільшенням дози радіонуклідів сповільнюється регенераціясперматозоїдів, зменшується маса сім'яників. Такі ефекти проявлялися привведення в організм Се, спостерігалося зменшення маси сім'яників щурів на б0%в порівнянні з контролем. Також атрофія сім'яників у щурів при ураженнірадіонуклідом Сs (Москальов, 1985).

При надходженні в організм НТО з питною водою, виявлені атрофічнізміни в насінних канальцях, їх нащадки мали менші розміри тіла ібули більш схильні до інфекції, у них часто розвивалися інвазійні пухлиникишечника, в основі яких лежали спадкові зміни статевих клітин
(Mewissen, 1983, за Москалеву, 1991). НТО може індукувати Д М напостмейотіческіх стадіях сперматогенезу і реципрокні транслокації усперматогонії.

Гістологічно в насінниках щурів після введення плутонію виявленіканальці з порушення сперматогенезу і зміненим співвідношенням різних формклітин. Зміни сперматогенезу в першу чергу відносять до системисперматогонії-сперматіди. Початкова стадія сперматогенезу редукована, щебільш зменшена генерація сперматоцітов першого порядку. У цих клітинахпорушено мейоз, про що свідчить наявність двоядерних сперматоцітов іклітин з великим ядром. Кількість клітин Лейдіга збільшена, що єморфологічним вираженням дисгормональне перебудови ендокринної частинияєчок. Дрібноклітинний лімфоцитарна інфільтрація строми свідчить проаутоімунних процесах в цьому органі, що завершуються деструкцією статевихклітин, в результаті чого порушаться запліднення (Райцина 1985 по
Москалеву, 1991).

Особливістю біологічної дії інкорпорованих радіонуклідіввизначається активною роллю організму у формуванні тканинних доз черезнаявності транспортних іметаболіческіх процесів, що обумовлюють накопичення,прояв ефектів, виведення радіонуклідів з певних органів ітканин.

2. Комбінована дія факторів різної природи на клітинні структури

Розглядаючи багатоклітинні організми як сукупність взаємопов'язанихміж собою клітин, що знаходяться на різних стадіях розвитку, можна зрозумітиважливість пізнання проблеми поєднаної дії факторів різної природина клітинні структури. Проблема комбінованої дії факторівфізичної та хімічної природи на клітинні структури в даний часактуально з точки зору радіобіології та екології. Дослідження ефектівклітини дозволить нам зробити висновки про її стан, а отже і проорганізмі.

Одночасне дію фізичних і хімічних чинників

У представлених науковим комітетом ООН по ефектах атомної радіації взвітах (UNSCEAR, 1982, цит. по Ракіну), виділено два класи кількісноїоцінки ефектів поєднаної дії різних факторів: 1. Спостережуванийефект викликаний дією обох агентів (ІІ і кофактором). Тут відзначаютьсятри приватних випадку поєднаної дії факторів: а. інтегральний ефект дорівнює за значенням сумі ефектів роздільно -діючих софакторов (адитивність); б. інтегральний ефект виражений менше, ніж це б мало місце прискладання результатів дії факторів порізно (антагонізм); в. інтегральний ефект перевищує за значенням суму ефектів, що діютьнезалежно софакторов (синергізм).

2. Цей клас включає спостережуваний ефект - результат модифікуваннядії одного з агентів іншим, неактивним самим по собі. Сюди відносятьсядва варіанти з протилежною дією: а. різке зниження ІЕ неактивним агентом (протекція); б. різке підвищення ефекту неактивним агентом (сенсибілізація).

Комбінована дія ІІ та фізичних факторів

Поєднання факторів і їх дії на живий об'єкт може носити різнийхарактер. Наприклад, при дії лазерного випромінювання та гамма - променів З надріжджі S. Сеrеvisae декількох штамів відзначений адитивний характервзаємодії факторів за виживання (Петін, 1987).

В експериментах, виконаних на Zea mays, при дії на цей об'єктультразвуку та рентгенівських променів також позначений адитивний ефект. Іншідослідники виявили синергізм дії ультразвуку і ШІ на клітиникишкової палички і ссавців (Martins Е.А., 1977, Graid, 1977).
Виявили синергізм, автори відзначили, що якщо ультразвук викликаємембранні ушкодження, то ІІ - ядерні, тобто синергізм може бутирезультатом цих двох типів пошкоджень.

Гіпертермія є сенсибілізірующим агентом. Однак клітиниссавців більш чутливі до впливу температури і ШІ попорівняно з дріжджовими. Проведені В.Г. Петін дослідження на диплоїднихі гаплоїдний штамах дріжджів E. magnusii, Z. Bceilli, підтверджують висновок просинергічно характер взаємодії гіпертермії і ШІ.

Слід очікувати, що щільно іонізуюче випромінювання викликають велику часткунеоборотних ушкоджень, ніж рідко іонізуючі.

Спільна дія ІІ і хімічних агентів

Така дія викликає різні пошкодження в клітці зокрема, такакомбінація іприт і рентгенівські промені дає схожості генетичних ефектівтак як вони діють безпосередньо на мішень, тобто «розривають>>хромосоми. При взаємодії ІІ з азотною кислотою відбувається в РНК --генах заміна підстав. У ДНК спаровування уроціла з аденін призводить дотранзіціі гуанін - цітазін на аденін - тимін (Ауербах, 1978), так самоазотна кислота може індукувати делеції, так як вона сприяєпоперечним зшивання двох ланцюжків ДНК (Schuster, 1960, цит. по Ауербаха).

УФ - промені і органічні перекису викликають мутації нуклеїнових кислот
(Ауербах, 1978).

Існує ряд хімічних агентів, що одержали назву «супермутагенов»,до яких належать пестициди, етілметасульфонат, етіленамін та інші
(Шварцман, 1973). У поєднанні ІІ і супермутагени проявляють або адитивнийабо синергетичний ефект, протилежних за дією єрадіопртектори. Їх дія заснована на перехоплення кванта енергії,електронів, або що утворюється в результаті їх дії вільногорадикала. До цих речовин відносяться тіолсодержащіе сполуки, вітамінитіамін і ціанобеламін, іденовие з'єднання. Радіопртектори знижуютьймовірність формування летальних ушкоджень і вже сформованихпотенційно летальних ушкоджень в наслідок стимуляції системпострадіаційної відновлення.

1.5. Висновок

Мутагенчувствітельность сперматогенного клітин

Дослідження генетичних ефектів в процесі гаметогенезу,індукованого радіацією, дозволили визначити радіочутливістьрізних стадій цього процесу.

При вивченні різних видів генетичних ушкоджень (ДЛМ, РЛМ, ПЛМ) буловиявлено, що у самців мишей статеві клітини знаходяться на різних стадіяхсперматогенезу, розташовуються в міру зростання генетичноїрадіочутливості в наступному порядку: сперматогонії, сперматоціти,сперматозоїди, сперматіди (Померанцева, Рамайя, 1969).

Причини різної генетичної радіочутливості статевих клітин,що знаходяться на різних стадіях гаметогенезу, ще остаточно не ясні.
Результати досліджень дозволили припустити, що ці причини зумовленікомплексом факторів: особливостями метаболізму клітин, ступенем конденсаціїхромосом, рівнем насичення клітин киснем, відносноїтривалістю стадій ядерного циклу, чутливістю до летальногоефекту радіації, кількістю радіозахисні речовин у цитоплазмі,інтенсивністю роботи системи репарації (Шапіро, 1964).

Сперматозоїди більш чутливі, ніж оогоній, тому що несуть генетичнуінформацію і накопичують генетичний вантаж.тому що вони одразу закладаються в організмі в певній кількості і більшезахищені природою. Сперматозоїди є основним вкладником мінливості.
У них часто виникають мутації нейтральні, але бувають несприятливі.
Тому вони менш конкурентоспроможні при проникненні в яйцеклітину
(Ватт, Тихомирова, 1976).

На радіочутливість статевих клітин великий вплив можуть надаватибіохімічні перетворення, що відбуваються в процесі гаметогенезу. Так, усперматідах відбувається заміщення муцінбогатого гістон соматичного типуновим типам гістон, що характеризується високим вмістом аргініну (Кузин,
1973).

У статевих клітинах самців мишей, що зазнали дії мутагенів аборентгенівських променів, рівень дисоціації ДНП і денатурації ДНК знижуєтьсямірою трансформації сперматогонії в спермоціти і спермії. Ці змінисупроводжуються зміцненням нуклеопротеїдні комплексу. (Стаканов, 1977).

При дії хемотерапевтіческіх препаратів мутації виявляються всперматогонії, тому що вони більш чутливі. Клітини на більш пізніхстадіях розвитку, коли знаходяться в процесі мейотіческого поділу більшерезестентни. Слабо пролеферірующіе стовбурові сперматогонії проявляютьсередню чутливість (Messtrich, 1984).

Стовбурові сперматогонії при дії малих доз гамма-випромінювань від 0 -
8 Гр були в 6 разів більш резистентними, ніж клітини кісткового мозку вхом'ячка.

Таким чином механізми мутагенного дії ШІ і ТМ на генетичніструктури біологічних об'єктів носять різний характер. Порушенняспадкового апарату при дії цих речовин порізно, як правило,мають різну природу, проте, механізми репарації таких пошкодженьєдині, і вихід мутацій обумовлений саме здатністю клітини компенсуватишкоду, завдану мутагенами. При одночасному дії ТМ і ШІ часто вступаютьчинності ефекти протекції і сенсибілізації. При цьому велике значення маютьдози і концентрації (їх співвідношення) діючих спільно факторів
(Вітвіцький та ін, 1996). У цілому ж досконально механізми взаємодіїмутагенів не з'ясовані.

2. Матеріали та методи

Для роботи використовували мишей лінії СВА у віці 3 - 3,5 міс. Нітратсвинцю і торію у концентраціях 0.03, 0.1, 0.3 г/кг ваги (у перерахунку назміст іона свинцю Pb2 + і торію Th4 + вводили самців з питвом і опромінювалигама-випромінюванням 1,8 Гр протягом місяця.

Після закінчення 30 днів після зняття дії (тривалістьсперматогенезу у миші - 35 діб) по 5 самців з кожної групи відсаджуєіндивідуально з 4 - 5-ю одновіковими інтактним самками для визначеннярівня ДЛМ. Через 16 - 18 днів після початку спаровування здійснювали забійсамок і підрахунок жовтих тіл в яєчниках, а також живих ембріонів і резорбціїв матці. За процентному співвідношенню цих показників визначалиембріональну смертність:

. ранні домінантні літали (РДЛ) = сума ембріонів і резорбції/кількість жовтих тіл.,

. пізні літали (ПДЛ) = кількість резорбції/кількість жовтих тіл.,

. загальна ембріональна смертність (ДЛМ) = кількість ембріонів/кількість жовтих тіл.

За 10 самців через 35 діб після зняття впливу забивали длявизначення рівнів АГС. При приготуванні використовували стандартнуметодику (Soares et al., 1979) в модифікації А.О. Ракіна: епідідімус самцяподрібнювали на годинному склі в 2-3 краплях фізрозчину, потім додавали 2-3краплі 10%-го воднорастворімого еозином, після чого піпеткою відокремлювалиемульсію і переносили її на препаровальное скло, розподіляли по ньому івисушували при кімнатній температурі. Готовий препарат аналізували підмікроскопом,підраховували кількість аномалій у вибірці з 500 сперміїв.

Статистичну обробку даних проводили із застосуванням стандартногопакету програм "Microsoft Excel - 7", для визначення достовірностівідмінностей використовували критерій малих доз Фішера (Плохінскій, 1980).

3. Результати та обговорення

Дослідження генотоксичні ефективності іонів свинцю, що вводяться ворганізм у субвітальних концентраціях (1 - 10% ЛД50/30) (Левіна, 1972),було зосереджено на найбільш вразливою стадії сперматогенезу - етапіформування сперматоцітов (Померанцева та ін, 1988). У цьому відношеннітерміни тестування ДЛМ і АРГ повинні забезпечувати детекцию мутаційнихподій, що мають подібні механізми реалізації (Мендельсон, Сергеєва, 1990).
Необхідно відзначити, що застосовувані нами концентрації нітрат-іона НЕє мутагенними (Ракін, 1990), що дозволяє розглядати в якостігенотоксичні фактора тільки що міститься в поєднанні свинець.

домінантні летальні мутації. Оскільки доімплантаційної (раннідомінантні літали) (РЛД) і постімплантаціонная загибель ембріонів (пізнідомінантні літали) (ПДЛ), як правило є результатом порушеннярізних спадкових механізмів, то ми визнали за необхідне розділити їхна аналіз.

1). У таблиці 1 і на малюнку 1 представлені результати визначеннярівнів РДЛ, ПДЛ і сумарних леталей (ДЛМ) у груп самців, підданихзатравки свинцем в різних концентраціях. Як з представлених даних,
РДЛ в 1-м, 3-м і контрольному варіантах показники досвіду практично невідрізняються. Виняток становлять результати аналізу цих параметрів уваріанті 2, частота РДЛ. У цьому випадку достовірно нижче такої у контролі
(Р (0,001). Оскільки фізіологічний стан інтактних самок,використаних в експерименті було однаковим, то можна припустити, що усамців з варіанту 2 відбувається зниження запліднюючої здібностіспрямовує або внесення в зиготу таких порушень геному, які перешкоджаютьдроблення яйця (Шевченко, Померанцева, 1985). Таким чином, за критерієм
РДЛ генетично ефективною виявилася концентрація свинцю 0,1 г/кг.

При аналізі ПДЛ, що є на думку багатьох дослідників істиннимидомінантними леталямі (Ватт, 1965; Мендельсон, Сергєєва, 1990; Ракін,
1990; Померанцева, Рамайа, 1993; та ін), була виявлена тенденція зниженняефекту у міру зростання концентрації свинцю. Найменша частота ПДЛзафіксована у варіанті 1 (5,7%), а найбільша - у варіанті 3 (12,1%)
(Р (0,05). При цьому значення леталей в контролі не мають достовірнихрозходжень з даними, отриманими при аналізі результатів кожного окремовзятого варіанту досвіду. Можна відзначити, що генотоксичності мінімальноїконцентрації затравки більше, ніж максимальної, а по відношенню до контролюефективність свинцю (за критерієм ПДЛ) несуттєва.

При розгляді сумарних значень ДЛМ простежується дозових динамікапорушень, схожа з такою РЛМ, коли концентрація свинцю 0,1 г/кгіндукує статистично достовірно менше ушкоджень, ніж при спонтанномумутагенезу (Р (0,05). Підвищення часто