Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине
| Вид материала | Программа |
- Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные, 9808.28kb.
- Распоряжение Президиума ран от 23 сентября 2008 г. №10104-653 "Об утверждении Порядка, 422.29kb.
- Тезисы докладов, 4952.24kb.
- Тезисы докладов, 3726.96kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки медицине, 320.86kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран, 3259.61kb.
- Программа фундаментальных исследований президиума ран «Биоразнообразие» 2005-2008,, 173.94kb.
- Программа отчетной конференции по программе фундаментальных исследований Президиума, 123.52kb.
- Всероссийский симпозиум «Экология мегаполисов: фундаментальные основы и инновационные, 8.63kb.
- Научный журнал "Вопросы филологии" Оргкомитет: Сопредседатели, 47.73kb.
ИССЛЕДОВАНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
И ПОНИЖЕННОГО УРОВНЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА БИООБЪЕКТЫ И ВОДНУЮ СРЕДУ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ
В.В.Цетлин 1), Т.К.Бреус2), Т.С.Гурьева1), Ю.И.Гурфинкель2),О.А.Дадашева1). М.А.Левинских1), С.И.Климов2), Е.Л.Нефедова1)
1)ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
2) Институт космических исследований РАН
По радиационно-физическим условиям межпланетный пилотируемый полет к Марсу будет существенно отличаться от условий на Земле и на орбитах в околоземном пространстве как по составу имеющего высокую биологическую эффективность космического излучения, так и по величине индукции межпланетного магнитного поля. Исследования направлены на установление основ физико-химических и биохимических механизмов метаболизма в условиях облучения малыми дозами при мощности поглощенной дозы, превышающей в 50-1000 раз радиационный фон на поверхности Земли, и в условиях нормального и пониженного земного магнитного поля.
Целью исследований является оценка опасности, которую может представлять для здоровья экипажей пребывание в межпланетном полете. Для этого разработана и испытана методика хронического облучения биологических объектов, в которой для имитации радиационного воздействия выбраны: гамма-излучение источника 60Co и нейтронное излучение от источника Pu(ά,n)Be. Облучение гамма- излучением обеспечивает равномерное поглощение энергии внутри объектов, а нейтроны с энергией до 10 МэВ имитируют нарушения биологических структур, вызываемые корпускулярным космическим излучением.
Проведены исследования эффектов пониженного магнитного поля на всхожесть семян различных высших растений. Установлено, что в зависимости от видовой чувствительности снижалась всхожесть семян. В качестве примера осуществления управления процессом прорастания в целях снижения неблагоприятных воздействий низких доз радиации и пониженного магнитного поля семена обрабатывались марганцевокислым калием.
Исследования радиобиологических реакций высших растений показали, что хроническое облучение гамма-излучением вызывает стимуляцию всхожести семян и роста растений (т.н. радиационный гормезис), а нейтронное облучение во всех случаях снижает их всхожесть и энергию роста. Абсолютный эффект зависит от видовой чувствительности растений к радиационному воздействию.
Проведены радиобиологические исследования эмбриогенеза и постэмбрионального развития японского перепела. Гамма-облучение мощностью дозы 1500 мкЗв/сут не вызвало каких- либо заметных изменений в развитии зародышей на всем периоде эмбриогенеза. Однако у части эмбрионов (как и у зародышей, развивавшихся в условиях космического полета станции «МИР») были обнаружены различные морфологические нарушения. Процент нарушений в развитии эмбрионов перепелов в этих экспериментах в среднем составлял 15 %. Количество эмбрионов с нарушениями развития были удивительно одинаковым для всех серий экспериментов, и не зависело от количества яиц, заложенных на инкубирование. Видно, что не все эмбрионы обладали необходимыми для выживания в условиях малых доз нейтронного излучения адоптивными свойствами. Результаты исследований показали, что выбранные условия радиационного облучения биообъектов, адекватны космическим условиям и неблагоприятно воздействуют на различные виды микроорганизмов, растений и животных Реакция исследованных биообъектов на малые дозы радиации зависит от их индивидуальной видовой чувствительности и радиационной стойкости.
Исследованы эффекты устойчивого изменения электрофизических и биологических свойств воды под действием малых доз радиации и пониженного магнитного поля. Показана роль воды в радио-биологических процессах в условиях низкого уровня радиолиза.
ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ПОЛЕЙ ТЕРМАЛИЗОВАННЫХ НЕЙТРОНОВ
НА СТРУКТУРНУЮ ТРАНСФОРМАЦИЮ МАКРОМОЛЕКУЛ ДНК
И РАЗРАБОТКА ПРОТЕКТОРНЫХ СРЕДСТВ
ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНОМА
А.Ю. Цивадзе1, А.Г. Липсон1, Г.П. Жижина2, С.В. Васильева2, М.К.Бородин2, Е.И. Саунин1, И.А. Гагина1
1Институт физической химии и электрохимии РАН;
2Институт биохимической физики РАН
В течение второго года исследований (2007 г.) были изучено влияние слабых полей термализованных нейтронов на структурные превращения в растворах ДНК in vitro, а также их влияние на процессы репарации и выживаемости штаммов живых бактерий Е. coli (in vivo).
Облучение растворов ДНК, а также штаммов бактерий E. coli осуществляли путем внесения образцов в ультраслабое поле термализованных нейтронов (УПТН), представляющее собой разреженный нейтронный газ (с низкой нейтронной плотностью n ≤ 10-1 см-3, отвечающий нейтронному потоку 10 Фn ≤ 102 n/ccм2 с распределением по энергиям, близким к Максвелловскому (средняя энергия < Еn >1-10 kT). Радиационные повреждения в облученных различными дозами УПТН растворах ДНК (in vitro) и бактерий E. coli (in vivo) исследовали с помощью комплекса физико-химических методов, разработанных авторами проекта.
С целью поиска химических соединений – ингибиторов структурных изменений (в том числе, подавляющих индукцию двунитевых разрывов ДНК в последействии) было проведено облучение растворов ДНК (0,75-1,0 мг/мл) в Н2О или D2O (99,995 % чистоты), содержащих 0,1 М NaCl. Эквивалентные дозы облучения УПТН не превышали 10 μGy, причем используемые мощности дозы УПТН были на порядок меньше применявшихся при облучении пленок ДНК на первом этапе проекта (2006 г.).
С помощью методов ИКС и электрофореза было установлено, что уже под воздействием сверхмалых доз УПТН макромолекулы ДНК в растворе подвергаются значительному конформационному изменению, сопровож-дающемуся образованием межмолекулярных сшивок. Результаты, полученные в исследованном диапазоне доз УПТН (10 μGy), указывают на конформационную нестабильность макромолекул ДНК в растворах, возникающую даже при воздействии тепловой компоненты естественного космического нейтронного фона, наблюдаемого на поверхности Земли.
Изучение цито- и генотоксической активности УПТН было проведено на живых клетках в опытах на диком и сертифицированом репарационно-дефектном (по репарации двунитевых разрывов ДНК) штаммах бактерий E. coli. Была обнаружена зависимость эффекта выживаемости от дозы и мощности дозы УПТН. Следует подчеркнуть, что наблюдалось повышение выживаемости (гормезис) в случае дикого и репарационно-дефектного штаммов бактерий E. coli при облучении в дозе 2,1-2,4 μGy (0,51 μGy/ч) в условиях пониженной температуры (19-20 оС вместо 37 оС). Повышение дозы УПТН до 10,3 μGy в случае репарационно-дефектного штамма приводило к одинаковой выживаемости бактерий в контроле и опыте. Эти данные позволяют предположить, что выживаемость бактериальных клеток зависит не только от генетического контроля, но и от эпигенетических факторов, например, от состояния мембраны. В отчете возможные механизмы влияния экспозиции термических нейтронов будут обсуждены более подробно.
На следующем этапе исследований предполагается изучение влияния на результат воздействия УПТН на живые клетки E. coli активности системы Uvr ABC-эксцизионной репарации (репарирующей сшивки ДНК), SOS-репарационного ответа, RecBCD- и RecFOR-путей гомологической рекомбинации (рекомбинационной репарации) ДНК.