Міжнародна асоціація академій наук
| Вид материала | Документы |
- 1. Назва модуля, 29.08kb.
- 1. Міжнародні валютно-фінансові організації, 138.94kb.
- Конспект лекцій для напряму підготовки 030503 «Міжнародна економіка» для підготовки, 851.43kb.
- Конспект лекцій для напряму підготовки 030503 «Міжнародна економіка» для підготовки, 850.06kb.
- Українська Асоціація "Жінки в науці та освіті", Харківська обласна державна адміністрація,, 484.13kb.
- Назва реферату: Міжнародні економічні відносини Розділ, 150.35kb.
- Міжнародна магістерська програма імеss бременська Міжнародна школа суспільних наук, 164.67kb.
- М. Київ) Державний університет «Вища школа економіки» (Росія) Міжнародна академія соціально-економічних, 98.4kb.
- Міжнародна журналістика – 2002 київ 2002, 2743.9kb.
- Вчення В. І. Вернадського про біосферу та ноосферу, 84.2kb.
Дьоміна Е.А.
Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології НАН України;
вул. Васильківська 45, 03022 Київ, Україна, тел.: (067)4025578
E-mail: edjomina@ukr.net
Проблема оптимізації побудови стандартних калібрувальних кривих на основі аналізу аберацій хромосомного типу в біодозиметрах – лімфоцитах периферичної крові людини для визначення величини поглиненої дози іонізуючої радіації відома в світовій практиці як «calibrating problem» і розглядається як окремий напрямок радіобіологічних досліджень.
В роботі визначено закономірності утворення аберацій хромосом в лімфоцитах периферичної крові людини при дії малих доз іонізуючої радіації, на підставі чого удосконалено біодозиметрію опромінення за цитогенетичними показниками з урахуванням індивідуальної радіаційної чутливості (ІРЧ), яка визначається на основі G2-radiation sensitivity assay.
Вперше встановлено, що на характер дозової залежності частоти аберацій хромосом при опроміненні культури лімфоцитів в діапазоні малих доз (0,1-0,5 Гр) впливає ІРЧ людини, з підвищенням якої змінюються межі розташування плато (дозонезалежної ділянки) на кривій «доза-ефект».
Виявлено більш інтенсивний темп утворення аберацій обмінного типу з підвищенням променевого навантаження на генетичний апарат соматичних клітин людини: відношення обмінів до фрагментів при дозі опромінення 0,1 Гр становило 1,7; із зростанням дози до 1,0 Гр – досягало 2,1.
Доведено та рекомендовано, що для побудови стандартних калібрувальних кривих за частотою хромосомних аберацій в лімфоцитах периферичної крові людини з метою визначення величини поглиненої дози опромінення доцільно враховувати ІРЧ людини (G2-radiation sensitivity assay) та застосовувати модель сплайнової регресії, що характеризується найбільшим наближенням до експериментальних цитогенетичних даних та мінімальною похибкою (патент 46933 МПК 2009 «Модель сплайнової регресії і урахування індивідуальної радіаційної чутливості людини для реконструкції дози опромінення по хромосомним абераціям»).
Показано, що з підвищенням ІРЧ людини зростає пригнічуючий вплив малих доз опромінення на проліферативний потенціал лімфоцитів крові.
Встановлено радіопротекторну дію інозину в соматичних клітинах людини в інтервалі малих доз – зниження рівня радіаційно-індукованих аберацій хромосом до значень спонтанного.
Генетические последствия радиационных загрязнений на местности для Drosophila melanogaster
Захаренко Л.П.
Институт цитологии и генетики СО РАН, проспект Академика Лаврентьева 10, 630090 Новосибирск, Россия тел: 7(383)3634939*1224
E-mail: zakharlp@bionet.nsc.ru
Загрязнение территории после аварий на атомных станциях проявляется в обнаружении радионуклидов техногенного происхождения в окружающей среде и в превышении естественного радиационного фона в десятки и даже сотни раз. Насколько значимы эти превышения для биоты в плане генетических последствий?
Генетически значимыми принято считать дозы радиации, удваивающие спонтанную частоту мутирования, которая, как известно, варьирует в широком диапазоне для любого объекта. По нашим данным для Drosophila melanogaster доза, удваивающая частоту соматического мозаицизма на клетках крыла составляет 50-100 Р, если личинку облучить однократно на стадии интенсивного деления крылового имагинального диска. Генетические последствия в ряду поколений у Drosophila melanogaster наблюдают после острого облучения самцов дозами, на порядок более высокими. Хроническое облучение при той же суммарной дозе, как известно, дает значительно меньшие генетические эффекты, а в некоторых случаях приводит к проявлению радиационного гормезиса. При загрязнениях мощностью 2000 мкР/час за время своего онтогенеза (2 недели) винная муха может получить 2000х24х12=576000мкР или 0.6 Рентген. То есть при таких дозах внешнего облучения невозможно заметить влияния на генетический аппарат дрозофилы. В некоторых случаях радионуклиды гораздо более значимы для генетического аппарата и для жизнедеятельности организма в целом не столько как источники радиации, сколько как химические элементы. Особенно отчетливо такие эффекты выявлены на растениях. Как правило, заметные генетические эффекты наблюдают при дозах химических соединений, близких к полулетальным, и вызывающих достоверные физиологические эффекты.
Таким образом, исследование последствий радиационных загрязнений генетиками в первую очередь должно базироваться на предварительном химическом и физическом анализе местности. Генетические эффекты радиационных загрязнений гораздо надежнее исследовать не на местности на генетически гетерогенной природной популяции, а на генетически однородных объектах в лаборатории при контролируемых условиях. Чрезвычайно широкое генетическое разнообразие любого вида или популяции и неоднородность среды обитания может быть причиной невоспроизводимости результатов в разных исследованиях и как следствие – неоднозначных выводах и бесполезных спорах.
Активізація Р-мобільного елементу як біомаркер хронічного радіаційного впливу
Ковальчук Н., Венгжен Г., Кравець О.
Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАНУ
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
Радіобіологічними дослідженнями наслідків Чорнобильської аварії показана висока значимість та загроза різних форм (структурні перебудови геному, активізація мобільних елементів) індукованої геномної нестабільності, але при гігієнічному (антропоцентричному) нормуванні це явище досі не приймаються до уваги. Екологічне нормування, що тільки формує свої принципи, це явище взагалі не розглядає.
Відомо, що Drosophyla melanogaster є найбільш дослідженим в генетичному відношенні об'єктом. Як і в інших прокариотических і эукариотических організмів геном дрозофили містить мобільні елементи, активація яких під впливом чинників середовища, включаючи радіаційну дію призводить до нестабільності генома і підвищення вірогідності мутацій. Р-мобильные елементи належать до одного з трьох сімейств транспозонов (два інших -это Hobo і I - сімейства), активація яких обумовлює гонадальный дисгенез Drosophila melanogaster. Ця модель генетичної нестабільності була використана в наших оцінках генотоксичності впливу умов довкілля зон впливу Хмельницької АЕС.
Показано збільшення, у 6-8 разів, виходу частоти гонадального дисгенезу у F1 – F6 поколіннях природних популяцій комах з м. Нетішіна, зони впливу Хмельницкої АЕС порівняно з комахами, зібраними з чистих у радіаційного відношенні регіонів- Пирятина та Магарача. Другим значним ефектом є зниження швідкості росту у 1- 2 поколінні. Встановлено підвищення синтезу стресових білків – тіонеїнів як за умов додаткового хронічного опромінення популяцій комах з Нетішина, так і тих, що слугували одним з варіантів контролю.
Таким чином одержані дані свідчать про високу чутливість процесу активізації гонадального дисгенезу та вказують на інформативність цього показника при оцінці генотоксичності навколишнього середовища.
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В МАЛЫХ ДОЗАХ
Лукашова О.П.
ГУ «Институт медицинской радиологии им. С.П. Григорьева АМН Украины», ул. Пушкинская 82, 06024, Харьков, Украина, тел.: (057)7041061, факс (057)7040202
E-mail imr@online.kharkiv.com.
Среди радиационных факторов поражения Чернобыльской катастрофы особое место занимает общее облучение в относительно небольших дозах, которому подверглись как ликвидаторы ее последствий, так и население. Установлено, что у этого контингента лиц выражено возрастает частота соматических заболеваний по сравнению с обычными популяционными значениями, а также наблюдаются нарушения эндокринного статуса. Многочисленные клинические исследования и экспериментальное изучение действия радиации в малых дозах зафиксировали значительное падение уровня тироксина, тестостерона, эстрадиола, кортизола, что сопровождается снижением концентрации тропных гормонов гипофиза и некоторых гормонов других органов (гипоталамуса, эпифиза). Получены также данные о нарушении ультраструктуры гипофиза, эпифиза, щитовидной железы, семенников, указывающие на гипофункцию этих органов. Следует отметить, что многие биологические и медицинские эффекты, наблюдаемые у лиц, облученных в малых дозах, могут быть обусловлены именно снижением гормональной активности, что само по себе может приводить к развитию или ухудшению течения различных заболеваний. Особенно это касается щитовидной железы и коры надпочечников, недостаточность и избыток которых сказывается практически на всех процессах жизнедеятельности.
При анализе полученных данных обращает на себя внимание параллельное снижение уровня гормонов гипофиза и его желез-мишеней, что свидетельствует о вторичном характере гипофункции этих желез, связанной с деятельностью гипофиза, а не с непосредственным поражением этих органов. Возможно также, что нарушения в эндокринных железах тела вызываются подавлением всей цепи гипоталамо-гипофизарной регуляции вследствие поражения неких радиочувствительных участков головного мозга. Одним их доказательств в пользу этого предположения могут служить результаты экспериментов по частичному облучению крыс в дозе 0,75 Гр с экранированием головы или тела, которые показали, что через 6 месяцев после воздействия на голову изменения ультраструктуры гипофиза, эпифиза и щитовидной железы были идентичными наблюдаемым при общем облучении в той же дозе. При облучении только тела структурно-функциональное состояние всех исследуемых органов соответствовало возрастному контролю.
На основании приведенных сведений можно сформулировать заключение о том, что при действии радиации в малых дозах на организм критическим органом является головной мозг. Отсюда вытекает практический вывод о необходимости экранирования головы при нахождении в зоне действия радиации.
Обсуждаются проблемы универсальности пострадиационных сдвигов в эндокринной системе, возможности их модифицирования и коррекции, поиска структур мозга, ответственных за нарушения эндокринной регуляции.
РЕЗУЛЬТАТИ УНІКАЛЬНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ НА ЛЮДЯХ МОЖУТЬ БУТИ ВТРАЧЕНІ
Лютий І.М.
Інститут ядерних досліджень НАН України; проспект Науки 47, м. Київ, 03680, тел. 5254463
Ще задовго до Чорнобильської катастрофи, внаслідок неконтрольованого використання будівельних матеріалів підвищеної радіоактивності (БМПР) у багатьох будинках, зокрема житлових, основна дозова межа індивідуального опромінення населення 1 мЗв/рік може перевищуватись у кілька разів, спричиняючи додаткову онкозахворюваність. Проте масштаби і наслідки такого опромінення ще й сьогодні лишаються недослідженими. Разом з тим основні експериментальні дані для таких досліджень – діагнози первинних онкозахворювань - всі ці роки регулярно фіксувались у загальних реєстрах онкозахворювань і тепер складають унікальну базу даних для широкомасштабних досліджень, безпосередньо на людях, тих чи інших аспектів впливу хронічного опромінення стабільними малими дозами. І насамперед – саме для цих будинків – термінової розробки ефективних контрзаходів і нормативів, адекватних реальному рівню небезпеки саме такого опромінення, яке триває вже десятки років і продовжує тривати – отже потребує негайного втручання.
Досвід проведених нами попередніх досліджень підтвердив доцільність і можливість нескладного їх поширення щонайменше на всю територію України. Це дає змогу автоматично мінімізувати похибки від багатьох нерадіаційних факторів (відомих і невідомих), що дозволяє спростити методику досліджень та контролювати достовірність результатів за найоб’єктивнішим критерієм – їх збігом на різних великих групах населення. Для проведення таких досліджень у масштабах держави найоперативніше і без особливих витрат виконати нескладний пошук будинків з БМПР вже давно могли б ограни санепідемнагляду.
На жаль, сьогодні дані, зібрані в реєстрах онкозахворювань, катастрофічно втрачаються. Насмперед зникають за терміном давності найбільш цінні відомості попередніх років, які ще не були спотворені впливом сучасних техногенних факторів. Старі «хрущівки» (з нашого досвіду, саме серед них найбільше будинків з БМПР) в недалекому майбутньому теж будуть знесені, отже їхні радіаційні параметри так і залишаться невідомими. І нарешті в Національному канцер-реєстрі та обласних канцер-реєстрах на електронних носіях зібрана інформація лише починаючи з 90-х років. Дані за значно більший період попередніх років у Національному канцер-реєстрі взагалі відсутні, а в обласних канцер-реєстрах якась частина їх ще залишилась у картотеках чи журналах. Хоча б ці залишки треба терміново рятувати від знищення, насамперед на тих територіях де є будинки з БМПР. Отже найперше – пошук таких будинків на всій території України.
ОСОБЛИВОСТІ УРАЖЕННЯ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ЗА ДІЇ МАЛИХ ДОЗ ВНУТРІШНЬОГО ОПРОМІНЕННЯ
Маковецька Л.І.*, Ганжа О.Б.*, Липська А.І.**, Гриневич Ю.П.**, Атаманюк Н.П.***
*Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України; вул. Васильківська 45, (03022) Київ-22, Україна, тел.: (044) 2579469
**Інститут ядерних досліджень НАН України, просп. Науки, 47, (03680) Київ, Україна, тел.: (044)5254871
***ДУ «Науковий центр радіаційної медицини АМН України», вул. Мельникова 53, (04050) Київ-50, тел/факс (044)4830637
E-mail: drozd@onconet.kiev.ua
В комплексному експерименті досліджували формування радіаційних ефектів за дії малих доз внутрішнього та зовнішнього опромінення.
Експерименти виконані на білих лабораторних щурах–самцях лінії Wistar масою 130-160 г розведення віварію ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького. Розчин хлориду цезію активністю 1,85 МБк/кг та 18,5 МБк/кг вводили per os. Розчин 90SrCl (0,5 мл) активністю 113,9 кБк вводили одноразово кожній тварині в очеревину. Рентгенівське опромінення тварин здійснювали на апараті РУМ-17; поглинена доза становила 1,0 Гр, потужність дози – 0,89 Гр/хв.
Показано, що інкорпоровані радіонукліди (137Cs, 90Sr+90Y) на відміну від гострого зовнішнього опромінення, ініціюють в місцях їх депонування тривалу генерацію активних форм кисню та продуктів пероксидного окиснення ліпідів, що призводить до формування окисного стресу. Формування радіаційних ефектів відображає взаємодію протилежно спрямованих процесів генерації вільнорадикальних процесів (ВРП) та їх інактивацію системою антиоксидантного захисту. Показано, що радіогенне посилення ВРП в мембранах клітин кісткового мозку гальмує їх поділ. За тривалого внутрішнього опромінення тварин ВРП в клітинах кісткового мозку корелюють з рівнем пошкоджень ДНК. При внутрішньому опроміненні відмічено порушення репродуктивної функції кровотворної тканини: збільшення кількості патологічних мітозів і клітин з мікроядрами. За постійного внутрішнього опромінення одночасно відбувається інтенсифікація протилежно спрямованих процесів: а) розвиток радіаційних уражень біологічних структур; б) репарація радіаційних ушкоджень. На відміну від гострого опромінення формування і розвиток радіаційних пошкоджень (за умов малих потужностей доз опромінення) відбуваються в результаті тривалої інтенсифікації пероксидних процесів, коли одночасно йдуть процеси ушкодження, репарації та проліферації. Це і зумовлює значну біологічну ефективність постійної дії радіації.
Таким чином, характерною специфікою внутрішнього опромінення є його безперервність, а також формування високих локальних доз в місцях депонування радіонуклідів в окремих органах і тканинах.
«Малые дозы» радиобиологии
Михеев А.Н.
Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, ул. акад. Заболотного 148, Киев, Украина, тел.: (044)5278244,
E-mail: mikhalex7@yahoo.com
Повлекла ли за собой авария на ЧАЭС уникальные радиобиологические явления, отличающие их от ранее известных? Представляется, что о специфике аварии можно говорить лишь в отношении ее "технических" характеристик – в частности, характера радионуклидного загрязнения (горизонтальной и вертикальной гетерогенности) природных и техногенных объектов. В послеаварийном периоде спектр радиобиологических проблем (РП) претерпел лишь количественные изменения - произошел сдвиг акцентов в область ранее мало исследованных вопросов: радиоадаптации, радиационного старения, радиационно-индуцированного канцерогенеза и др. В докладе обосновывается тезис о парадоксальном несоответствии актуальности РП в постчернобыльском периоде и «малых доз» усилий со стороны радиобиологов для их решения. Недостаточно изученными и разработанными, в частности, остаются: 1. Специфика действия инкорпорированных радионуклидов (наше мнение (НМ) – таковая отсутствует). 2. Эффекты «малых доз» ионизирующей радиации (ИР) (НМ – «малые дозы» как подпороговые). 3. Гетерогенность (тропность) распределения радионуклидов по структурам и органам растений (НМ – необходимость изучения «горячих» частиц биологического происхождения). 4. Феноменология и механизмы радиогормезиса (НМ – в основе – гиперкомпенсация радиационно-индуцируемых повреждений биологических структур разного уровня интеграции – от макромолекул до ценозов). 5. Радиоадаптация, начиная от феноменологии и заканчивая онтогенетическим и филогенетическим механизмами (НМ – радиоадаптация основана на гормезисном действии ИР; радиоадаптация не только как повышение радиоустойчивости, но и как ее понижение; явление обратной адаптации, когда адаптирующие дозы выступают в роли радиотерапевтических). 6. Микроэволюционные процессов в 30-км зоне ЧАЭС, индуцируемые ИР (НМ – чаще всего отсутствует четкая дозиметрия и недооценивается эндогенная ритмика биологических параметров, например, вирулентности). 7. Эффекты сочетанного влияния ИР с другими факторами (НМ – отсутствие методик расчета неаддидивности). 8. Методы ретродозиметрии (НМ - слабое внимание к возможностям биодезиметрии). 9. Интегральные (дистанционные, опосредованные, непрямые) реакции биологических систем на облучение (НМ – необоснованное представление о доминировании прямого действия ИР). 10. Эпигенетические эффекты ИР (НМ – геноцентризм в объяснении эффектов ИР). 11. Детерминированные эффекты ИР (НМ – чрезмерное к ним внимание без достаточных на до «дозиметрических» оснований). 12. Стохастические эффекты ИР (НМ – парадоксально мало уделяется внимания канцерогенным радиогенным рискам (уровни которых для оценки последствий облучения завышены на два порядка) на фоне гипердиагностики и отсутствия должной статистики). 13. Фундаментальные радиобиологические закономерности (НМ – чрезмерное внимание академических институтов к прикладным аспектам действия ИР).
THE WAYS OF APOPTOTIC SIGNAL TRANSDUCTION IN IMMUNE SYSTEM ORGANS AT THE CONDITIONS OF LOW DOSES OF RADIATION
Мotulyak А.P.1, Tkach-Motulyak O.V2.
1Ivano-Frankivsk National Medical University, Galytska str., 2, Ivano-Frankivsk, 76000, Ukraine, tel.: +38-0679081555
2INC Research, London, United Kingdom
Е-mail: andrewmotulyak@yahoo.co.uk
This research| is devoted to the elaboration of the ways of apoptotic signal transduction in lymphocytes|inin of central and peripheral immune system organs. A new concept concerning low doses of radiation on the organogenesis of the immune system in early postnatal period is determined.
The morphology of thymus|, spleen and mesenteric| lymphatic nodules of 170 juvenile male mice of the BALB/c line in norm and after total external one-time γ-radiation in low doses (0,05Gr–0,2Gr) has been explored. To verify the ways of apoptotic signal transduction an expression of gene, which codes the protein p53 synthesis, as well as expression of antigen Fas(Apo-1/CD95), have been investigated by indirect streptavidine-peroxydase method.
Numerous changes in the morphological and molecular structure, marked by their peculiarities, specificity of space and time characteristics of the apoptosis of lymphocytes and cells of their direct microenvironment have been stated. General conclusions of the mentioned characteristics allowed | to outline a new phenomena such as «quanta process», «clusterization» and «compartmentalization» in postradiation picture|painting| of morphological changes|changing|. Morphological displays of separate phases of radiation-induced apoptosis of lymphocytes| have been studied in qualitative and quantitative relations.|trained,learned
The receptor-independent (p53-dependent) pathway of apoptosis of thymus cortical lymphocytes, as been found out, takes place in all radiation-exposed animals, however the most expressed at the mice of radiation-exposed by the dose of 0,2Gr. On the contrary the receptor-dependent pathway of |what| apoptosis with participation of so called “death’s receptors” - Fas(Apo-1/CD95) has been shown only in 10 days after 0,2Gr radiation. As for spleen, the p-53 positive lymphocytes have been identified only in 10 days after radiation, but exceptionally in mantle zone of white pulp. The presence of р53-dependent apoptosis pathway in lymphocytes |of mesenteric | lymphatic nodules after the conducted radiation by the small doses has not been set by us.
Thus the phenomenon of “quanta process” in thymus coincides at the same time with protein р53 activating. This activation |whacauses an |conditions,causes|oppression of cells division|division|, providing a|securing| possibility for lymphocytes reparation| and| consequently р53-dependent induction of apoptosis. The “quanta process”, “clusterization” and “compartmentalization” in thymus and spleen are the result of the realization of different|diverse| ways of apoptotic signal transduction, |unfolded in time, such as : 1) the receptor-dependent pathway with participation of Fas(Apo-1/CD95) receptors; 2) the receptor-independent pathways (р53-dependent and mitochondrial|), and also multiplying of the varied|various| displays of the radiation-induced apoptosis
ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ НА ПРОЦЕССЫ СТАРЕНИЯ У ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Пронина О.В., Рушковский С.Р.
Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская 64 , 01601 Киев, Украина. Тел: (044)-522-39-95
E-mail: olpronina@gmail.com
Влияние малых доз ионизирующей радиации на процессы старения различных организмов является одним из самых дискутируемых вопросов современной радиобиологии. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae являются удобной моделью для изучения возрастных изменений и механизмов регуляции продолжительности жизни клеточных популяций. Известно, что важную роль как в процессах старения, так и радиационного ответа играют свободные радикалы и митохондрии, которые их генерируют. Поэтому, целью нашей работы было сравнение возрастных изменений, которые происходят в клеточных популяциях rho+ (клетки с функциональными митохондриями) и rho0 (клетки утратившие митохондриальную ДНК) штаммов дрожжей, которые подверглись облучению малыми дозами ионизирующей радиации.
В работе был использован гаплоидный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae DLY640 и полученный от него rho0 клон. 5 дневные культуры клеток, находящиеся в стационарной фазе развития, подвергали рентгеновскому облучению в дозе 1 Гр (доза не дающая генетических эффектов на данном штамме). После этого контрольные и облученные клетки культивировали в дистилляте при температуре 280С на протяжение 21 суток. С помощью световой микроскопии оценивали размеры клеток, наличие и размер почек.
Было показано, что для клеток как контрольных, так и облученных стареющих культур дрожжей характерен высокий уровень морфологической изменчивости: в суспензии присутствуют клетки неправильной формы со значительными деформациями, встречаются гигантские клетки. Размеры клеток были значительно больше в облученных культурах по сравнению с необлученными, хотя эта разница была менее выражена для rho0 клона. Среди округлых одиночных клеток, типичных для стационарной фазы роста, встречаются клетки с почками, при этом частота их появления была выше в облученных культурах. Старение дрожжевых культур сопровождалось значительной клеточной гибелью на протяжении всего времени эксперимента. Однако, количество выживших клеток на 21 день культивирование было выше в облученных культурах обеих штаммов. Наибольшие отличия в проценте выживших клеток по сравнению с контролем регистрировались для rho0 штамма: 10,32±1,19% в контроле, 15,38±1,89% после облучения, p<0,05, для rho+ штамма; 2,22±0,55% в контроле, 42,33±1,52% после облучения, p<0,01 для rho0 штамма.
Таким образом, малые дозы радиации приводят к значительное увеличению выживаемости облученных стареющих культур дрожжей, особенно штаммов, которые утратили митохондриальную ДНК. Механизмы данного феномена обсуждаются.
СИСТЕМА ПРООКИСНО-АНТИОКСИДАНТНОГО ГОМЕОСТАЗА КЛІТИН ЗА ДІЇ ІОНІЗУЮЧОЇ РАДІАЦІЇ НИЗЬКОЇ ПОТУЖНОСТІ ПОГЛИНЕНОЇ ДОЗИ
Прохорова А.О., Степанова Л.І.,Грогуль Є., Дегтярева М., Хижняк С.В.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка; вул. Володимирська 64, 01601 Київ-601, Україна;
E-mail: hsv@univ.kiev.ua
Дослідження біологічної дії іонізуючих випромінювань малих величин доз і потужностей, визначення механізмів виникнення індукованих ними ефектів, є актуальною проблемою, особливо після аварії на ЧАЕС. Особливості біологічної дії іонізуючої радіації полягають в процесах збудження та іонізації атомів чи молекул з наступним утворенням високоактивних радикалів та пероксидів, які здійснюють ушкоджуючий вплив на клітинні структури. Мета роботи – дослідження показників проокисно-антиоксидантного стану різних органів щурів в динаміці після опромінення в дозах 0,1; 0,5 та 1,0 Гр за низької потужності поглиненої дози. В дослідах використано сироватку крові, препарати слизової оболонки тонкої кишки (СОТК) та печінки щурів, а також мітохондріальної фракції клітин СОТК та гепатоцитів. Разове опромінення щурів проводили на апараті РУМ-17 при умовах: сила струму 5 мА, напруга 200 кВ, шкірно-фокусна відстань – 1000 см, фільтри 0,5 мм Сu + 1мм Al. Потужність поглиненої дози - 55 мГр∙хв-1. Дослідження проведено через 1, 12, 24 та 168 год після опромінення в дозах 0,1; 0,5 та 1,0 Гр. Активація окисних процесів, яку оцінювали по накопиченню ТБК-активних продуктів, спостерігається при всіх термінах досліджень. В сироватці крові вміст ТБК-активних продуктів зростає дозозалежно при всіх термінах дослідження. В тканинах СОТК та печінки накопичення цих продуктів в різні терміни після опромінення спостерігається в залежності від дози опромінення. Причому, через 168 год після опромінення їх вміст наближається до контрольних значень. Активність важливих ферментів антиоксидантного захисту - каталази та супероксиддисмутази (СОД) - в сироватці крові дещо знижується (особливо через 1 годину), а через 168 год після опромінення не відрізняється від контрольних значень. Активність каталази в препаратах СОТК зростає, особливо через 1 та 12 год після опромінення в дозах 0,5 та 1,0 Гр (у середньому в 1,5 -1,8 раз відносно контрольних значень). Зростання активності каталази спостерігається і в препаратах печінки, особливо через 24 год після опромінення. Активність СОД в препаратах СОТК знижується і становить у середньому 64% через 24 години після опромінення в досліджуваних дозах. Для препаратів печінки виявлено незначне зниження активності СОД. Через 7 діб активність каталази та СОД наближається до контрольних значень в препаратах печінки, але не СОТК. Зміни в активності мітохондріальної СОД клітин СОТК та гепатоцитів, яка обумовлена функціонуванням ізоферментів Cu,Zn-СОД та Mn-СОД, в залежності від дози опромінення характеризується відмінностями в динаміці після опромінення. При опроміненні в дозах 0,1 та 0,5 Гр активність СОД в препаратах мітохондрій зростає за всіх термінів дослідження. Однак, при опроміненні в дозі 1,0 Гр активність в них знижується через 1,12 та 24 год, а через 168 год – зростає відносно контролю. Ці залежності подібні для препаратів мітохондрій як для клітин СОТК, так і гепатоцитів. Зроблено висновки стосовно особливості опромінення з потужністю поглиненої дози 55 мГр∙хв-1, що характеризується порушенням окисно-відновної рівноваги в організмі щурів.
Особливості ураження системи кістковомозкового кровотворення у тварин за дії малих доз внутрішнього опромінення
Родіонова Н.К.*, Пінчук Л.Б.*, Білько Н.М.**, Борбуляк І.З.**, Маковецька Л.І.*, Атаманюк Н.П.***, Дерев’янко Л.П.***
* Інститут Експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є.Кавецького НАН України, вул. Васильківська 45, 03022 Київ-22, Україна, тел.: (044) 2579469
** Центр молекулярних і клітинних досліджень НУ «Києво-Могилянська академія », вул.. Г.Сковороди 2, 04070 Київ-70, Україна, тел/факс (044)42556057
*** ДУ «Науковий центр радіаційної медицини АМН України», вул. Мельникова 53, 04050 Київ-50, тел/факс (044)4830637
E-mail: drozd@onconet.kiev.ua
За 25 років після Чорнобильської катастрофи накопичений значний фактичний матеріал, що свідчить про специфіку біологічної дії малих доз радіації. Значна кількість наукових досліджень (включаючи і наші) присвячена вивченню ранніх та віддалених ефектів в системі кістковомозкового кровотворення як в клініці, так і в експерименті. Виявлено зміни в системі крові, встановлено закономірності формування певних форм онкогематологічних захворювань, зокрема хронічних мієлопроліферативних та мієлодиспластичного синдрому. Проте, виявлені ефекти як правило не мають чіткої дозової залежності. Це положення іноді розглядається як відсутність радіаційного ґенезу в формуванні встановлених уражень. Проте, практично у всіх цих роботах аналіз дозової залежності проводився на основі співставлення ефектів з сумарною поглинутою дозою і не враховувалась специфіка формування радіаційного ураження, обумовлена інкорпорованими радіонуклідами. В той же час нами показано, що при внутрішньому опроміненні формується специфічний гемопоетичний синдром, вираженість якого залежить від виду випромінювання, тропності радіонуклідів, їх концентрації в певних тканинах, локальної дози в місцях їх розпаду, динаміки накопичення поглинутої дози.
В роботі наведені дані про особливості змін в системі крові за надходження до організму 137Cs, 90Sr та сукупності радіонуклідів Чорнобильського викиду в порівнянні з ефективністю зовнішнього γ-опромінення. Встановлено, що за умов внутрішнього опромінення в ранні терміни спостерігається фаза активації процесів регенерації кровотворної тканини, збільшується проліферативна активність клітин кісткового мозку, особливо еритроїдного ростка кровотворення. Але по мірі накопичення дозового навантаження на кістковий мозок має місце прогресивне пригнічення як еритроїдного, так і гранулоцитарного ростків кровотворення з порушенням процесів проліферації та дозрівання клітин. Порівняння ефектів внутрішнього і зовнішнього опромінення показало, що при внутрішньому опроміненні завдяки прогресуючому накопиченні поглинутої дозі має місце поступове зниження можливостей системи КМК до компенсації та відновлення.
ОЦЕНКА РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ
Суховия М.И.
Ужгородский национальный университет; ул.Волошина 54, 88000 Ужгород, Украина, тел.: ( 031)2236187
E-mail: lshafr@rambler.ru
Для выяснения молекулярно-биологических механизмов эффективностей внутреннего и внешнего облучений необходим анализ роли вторичных низкоэнергетических электронов, возникающих в большом количестве (до 104 на 1 МэВ) в облучаемом объекте при воздействии различных видов высокоэнергетической радиации.
В данном исследовании вторичные электроны моделировались пучком электронов регулируемых энергий, получаемым с помощью специального источника с энергетической неоднородностью Е1/20,3 эВ. Объекты исследований - компоненты генетических биомолекул, а именно: азотистые основания нуклеиновых кислот и их галогенозамещенные. В опытах использовались масс-спектрометрические методы, а также специально разработанные методики изучения ионизационных характеристик молекул.
Резюме основных результатов. Осуществлена масс-спектрометрия образования положительных и отрицательных ионов молекул в условиях электронного удара. В области энергий электронов 0-300 эВ исследованы энергетические зависимости абсолютных сечений выхода ионов. Кроме того, проанализированы пороговые значения энергий налетающих электронов для процессов возникновения отрицательных и положительных ионов. Экспериментально показано, что под воздействием медленных электронов в молекулах нуклеотидных оснований и их производных, кроме процессов возбуждения и ионизации, протекают процессы диссоциативного возбуждения и диссоциативной ионизации. Эффективность этих процессов зависит от энергии электронов и строения молекул. Для радиобиологических приложений особенный интерес представляют результаты абсолютных измерений вероятностей (сечений) процессов. В частности, установлено, что абсолютные сечения образования положительных ионов канонических нуклеотидных оснований имеют значения порядка 10-16 см2, а для отрицательных ионов получены величины сечений ~10-18см2. Сечения для галогенозамещенных оснований, например, бромурацила, имеют величины на два порядка больше. Особенно важным результатом является установленный факт, что энергетические зависимости сечений образования отрицательных ионов носят резонансный характер с острым максимумом при весьма небольших энергиях электронов: 1-2 эВ. Основной вклад в сечение вносит диссоциативная ионизация, т.е. распад молекул. Таким образом, вследствие резонансного, практически беспорогового, механизма формирования отрицательных ионов при весьма малых энергиях электронов будут происходить значительные нарушения макромолекул ДНК и РНК.
РЕАКЦІЯ КЛІТИННИХ МЕМБРАН НА ХРОНІЧНИЙ ВПЛИВ ІОНІЗУЮЧОЇ РАДІАЦІЇ НИЗЬКОЇ ПОТУЖНОСТІ
Хижняк С.В.*, Соловйов В.М.*, Демешок В.І.*, Войціцький В.М.**
*Київський національний університет імені Тараса Шевченка; вул. Володимирська 64, 01601 Київ-601, Україна; **Національний університет біоресурсів та природокористування України, вул. Героїв Оборони, 15, 03041 Київ-41, Україна.
E-mail: hsv@univ.kiev.ua
Проведені в період після чорнобильської аварії дослідження показали, що відомі до того часу в радіобіології закономірності недостатні для пояснення отриманих ефектів в інтервалі "малих доз та низьких потужностей" опромінення. За цих умов саме біологічні мембрани, які приймають безпосередню участь в реалізації функцій клітин, в значній мірі обумовлюють їх відповідь на дію іонізуючої радіації. Радіаційно-індуковані структурні порушення клітинних мембран (плазматичних та внутрішньоклітинних) в умовах хронічної дії γ-опромінення низької потужності (5 мкГр/хв) досліджено методом флуоресцентних зондів. В рамках рідинно-мозаїчної моделі структура біомембран розглядається з позицій динамічних властивостей та взаємозв´язку з мембранними функціями. Тому, використано зонди, які локалізуються в різних ділянках ліпідного бішару, що дозволило оцінити структурні та фізичні властивості клітинних мембран, а також просторову організацію в них білок-ліпідних комплексів. Отримані експериментальні результати проаналізовано методом багатофакторного статистичного аналізу для виявлення взаємозв‘язків між досліджуваними показниками за умов опромінення для виявлення можливих шляхів дії радіації. Хронічне γ-опромінення в сумарних поглинених дозах 0,3, 0,6 та 1,0 Гр викликає структурні перебудови мембран ентероцитів тонкої кишки, які характеризуються полімодальністю відповіді. Поясненням цьому можуть бути відмінності в дозах, які викликають пошкодження чи активують системи відновлення. Аналіз методом головних компонент отриманих результатів дозволив виявити відмінності групування досліджених показників плазматичної (ПМ) та мітохондріальної (ММ) мембран при всіх поглинутих дозах опромінення. Причому зміни ММ поглиблюються із зростанням терміну хронічного низькоінтенсивного опромінення (5 місяців). Відмічено різні шляхи реалізації опромінення на структурну організацію різних клітинних мембран. Для ПМ, із зростанням терміну хронічного опромінення, характерна модифікація фізичних властивостей поверхневих ділянок, зменшення структурної впорядкованості ліпідної фази та зниження мікров’язкості прибілкових ліпідів. Порушення гідрофобних білок-ліпідних взаємодій вказує на можливість утворення агрегатів білкових молекул, можливо за рахунок виникнення неспецифічних білок-білкових зв’язків. Для ММ характерна конформаційна модифікація білкових молекул, зниження їх внутрішньо-молекулярної рухливості, порушення динамічних властивостей мембрани та її топографії. Результатом структурних модифікацій мембран є збільшення її проникності, порушення функціонування мембранозв’язаних ферментів, у тому числі транспортних систем. Таким чином, в умовах хронічного опромінення за низької потужності доз реакція клітинних мембран спостерігається при всіх досліджених поглинених дозах, що обумовлено критичністю мішені-біомембрани, у якій важливу роль відіграють слабкі взаємодії та рухомість її компонентів.
Розподіл нейроспецифічних білків та активності цистеїнових протеаз у структурах головного мозку щурів за дії малих доз радіації
Чорна В.І.*, Лянна О.Л.**
*Дніпропетровський державний аграрний університет: вул. Ворошилова, 25, 49600 Дніпропетровськ, тел.: (056)3742441
**Дніпропетровська державна медична академія: вул. Дзержинського, 9, 49044 Дніпропетровськ, тел.: (067)5673086
Е-mail: v-ch-49a@mail.ru
Вивчення біологічних ефектів малих доз іонізуючого випромінювання, визначення механізмів їх виникнення та оцінка впливу на життєдіяльність організму найактуальніше питання сучасної радіобіології. На даний час можна вважати встановленим, що ЦНС є однією з найбільш чутливих щодо впливу радіаційних факторів. Метою роботи стало дослідження змін вмісту нейроспецифічних білків – нейрональної молекули клітинної адгезії (NCAM), гліального фібрилярного кислого білка (ГФКБ), Ca+2-зв’язуючого гліального білка S100β та динаміки вільної активності цистеїнових катепсинів (B, L, H) у неокортексі, гіпокампі, стріатумі, середньому мозку, мозочку та варолієвім мосту щурів через 1, 12, 24, 120 і 168 год після рентгенівського опромінення в дозі 0,25 сГр. За умов впливу малих доз радіації з низькою потужністю (0,25 сГр/хв.) спостерігається процес порушення проникності мембран лізосом клітин головного мозку, про що свідчить підвищення рівнів вільної активності катепсинів B, L та H у некортексі і мозочку. За дози 0,25 сГр відбувається лабілізація мембран лізосом в усіх досліджуваних структурах головного мозку опромінених щурів за ферментативним критерієм. Характерне підвищення активності катепсинів можна інтерпретувати як тригерне переключення лізосом в інший режим функціонування, коли потужності систем репарації стає недостатньо для ефективного усунення радіаційно-індукованих пошкоджень. Динаміка вмісту NCAM, ГФКБ і S100β була складною і розрізнялась у структурах і відділах головного мозку опромінених щурів, але можна визначити загальні закономірності. В ранні терміни після опромінення концентрація NCAM збільшилась у 1,5-2 рази в гіпокампі і мозочку, і зменшилась у 2,5 рази у варолієвім мосту; ГФКБ зменшилась у 1,5-3 рази у стріатумі, варолієвім мосту, середньому мозку і мозочку, і підвищилась у 3,8 рази у гіпокампі. Ці зміни відбувалися на фоні підвищення активності катепсинів B, L і H через 120-168 годин після опромінення, ступінь підвищення залежав від структури мозку і міцності зв’язку ферментів з матриксом лізосом. Встановлені зміни структури мембран і експресії мембранних білків, які опосередковують формування синаптичних контактів можуть спричинити зміни функціонування нейронних паттернів ЦНС. Таким чином, найбільш виражені пострадіаційні зміни вмісту нейроспецифічних білків NCAM, ГФКБ і S100β та активності цистеїнових протеаз виявляються у структурах лімбічної системи, що свідчить про можливість модифікації міжклітинних зв’язків і, як наслідок, порушення інтегративної діяльності мозку.
ИНДУКЦИЯ И ПРОЯВЛЕНИЕ РАДИОАДАПТИВНОГО ОТВЕТА КЛЕТОК РАСТЕНИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ АДАПТИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СЕМЕНА РАДИОВОЛН ММ-ДИАПАЗОНА И ГАММА-РАДИАЦИИ
Шестопалова Н.Г., Герман Е.Ю., Баева Т.И., Винокурова Л.В.
Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина; пл. Свободы 4, 61077 Харьков, Украина, тел.: (057)7075147
E-mail: bayeva@mail.ru
Радиоадаптивный ответ (РАО) как защитная реакция биологических объектов проявляется в повышении их устойчивости к высоким дозам радиации после предварительного облучения малыми адаптирующими дозами. В работе для индукции РАО использовали совместное адаптирующее воздействие радиоволн мм-диапазона (А1) и гамма-радиации (А2) как одного из новых способов повышения активности эндогенных систем восстановления. Излучение в мм-диапазоне длин волн относится к неионизирующему излучению низкой нетепловой и раздражителю слабой и средней интенсивности, влияние которого реализуется на уровне клеток (Девятков Н.Д., 1991).
Семена гетерозисного гибрида подсолнечника облучали в режимах, оказывающих воспроизводимые стимуляционные и радиопротекторные эффекты (Шестопалова Н.Г., 1991). В исследовании были следующие варианты: контроль, воздействие ударной дозы (У) и последовательное облучение в режимах А1-А2-У и А2-У. Критериями реакции были уровни, динамика и ритмы митотических индексов (МИ) клеток корневой меристемы. Фиксацию материала проводили каждые 2 часа в течение 59 часов начального роста.
Изменение во времени критериев РАО в вариантах А1-А2-У и А2-У однонаправленные, но различаются по степени выраженности. В варианте с использованием радиоволн мм-диапазона (А1-А2-У) происходит увеличение пролиферативного пула, возможно, за счет выхода части клеток G0 в состоянии относительного покоя в фазах G1 и G2, продвижения по циклу, синхронное вступление в митоз, более раннее формирование более высокой первой волны МИ. Максимальное значение МИ в период подъема волны от 35 до 41ч. от замачивания семян превышают МИ варианты У в 4 и более раза (утренние часы суток, 7-11ч.). Через 43-45ч. МИ снижаются (15-17ч. дня), с 47 по 51 ч. продолжается вторая волна МИ, которая снижается к 53 ч. опыта.
Различаются варианты и по характеру эндогенных ритмов. Под влиянием радиоволн кривая МИ двухвершинная, а в варианте А2-У монотонная, повышенные МИ по сравнению с У в 3 раза, чередуются с незначительными снижениями с 41 до 53ч. начального роста. Доля проростков с высоким МИ достигает 28-35% в варианте А1-А2-У и только 4-6% в А2-У.
Показатели РАО индуцированного двумя физическими факторами сохраняются и проявляются в листовой меристеме в период формирования генеративных органов растений и компонентов структуры урожая. На всех этапах эксперимента более эффективные положительные изменения показателей РАО наблюдаются в варианте А1-А2-У (Шестопалова Н.Г., Баева Е.Ю., 2007; Баева Е.Ю., 2008; Долгова Т.А., 2004).
Клеточная пролиферация зародышевой меристемы прорастающих семян (где локализованы и стволовые клетки), активация и регуляция адаптирующими воздействиями этого фундаментального биологического процесса, результатом которого является стимулированная репопуляция критической ткани, является одним из механизмов формирования РАО в онтогенезе и поколениях растений.
Модифікація взаємовідносин в системі патоген-рослина, обумовлена впливом Хронічного гамма-опромінення на фітопатогенні бактерії pseudomonas aeruginosa
Шиліна Ю.В. *, Мороз Ю.І. **, Гуща М.І. *, Моложава О.С. **
*Інститут клітинної біології і генетичної інженерії НАНУ; вул. Заболотного 148, 03680 Київ-143, Україна, тел.: (+044)5278244, факс: (+044)2581050
**Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, пр-т Глушкова 2, 003022 Київ, Україна
Е-mail: j.shilina@gmail.com
Питання про вплив хронічного опромінення на взаємодію рослин з фітопатогенами в екосистемах забруднених радіонуклідами територій залишається недостатньо вивченим. Отримані раніше дані свідчать, що рослини, вирощені на ділянках з високими рівнями радіонуклідного забруднення, більше ушкоджувалися фітопатогенами порівняно з рослинами на незабруднених ділянках [Гуща и др., 1990, Крижановская и др., 1993], а хронічне опромінення може викликати прискорений ріст патогенних грибів [Гуща та ін., 2001].
Метою дослідження було вивчення впливу хронічного гамма-опромінення з малою потужністю дози на взаємовідносини фітопатогенних бактерій Pseudomonas aeruginosa з рослинами.
Бактерії Pseudomonas aeruginosa IMB-9024 висівали у пробірки на агаризоване картопляне середовище, розміщували в дозовому полі навколо пробірки з розчином Cs-137 і культивували протягом 3 діб при потужності дози гамма-випромінення випромінювання 3,3.10-8 Гр/с). Контрольну культуру утримували за тих же умов без опромінення. Після опромінення суспензію опромінених і неопромінених бактерій (в кінцевій концентрації – 107 клітин/мл) вносили у водну культуру 3-денних проростків кукурудзи сорту Титан. Після чотирьох діб інкубації з бактеріями проростки переносили на чисту воду.
Показано, що зараження проростків суспензією бактерій, котрі зазнали хронічного опромінення, приводило до значного зменшення швидкості росту коренів. Через 7 діб після зараження коефіцієнт приросту головного кореня у варіанті з опроміненою культурою становив приблизно 48% від незараженого контролю, тоді як у варіанті, зараженого неопроміненою культурою, відзначали навіть стимуляцію ростової активності (до 119% від контролю). Інгібування ростової реакції у проростків кукурудзи, заражених опроміненою культурою бактерій P. aeruginosa, відзначали протягом всього періоду спостережень (до 9 діб). Паралельно з пригніченням росту головного кореня відзначали стимуляцію розвитку бічних коренів, а також відмирання меристеми головного кореня, утворення некротичних зон на різних ділянках коренів, ослизнення коренів. Всі ці ефекти були відсутні у рослин контрольного варіанту та у варіанту, зараженого неопроміненою культурою.
Таким чином, одним з наслідків хронічного опромінення, може бути зміна патогенності мікроорганізмів. Підвищення агресивності бактерій при опроміненні може обумовлюватися, по-перше, стимуляцією експресії факторів патогенності (завдяки особливостям функціонування у ряду бактерій SOS-системи репарації) [Шилина и др., 2009], по-друге, зростанням швидкості розмноження бактерій.
Секція 4.