АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Сравнение генетической радиочувствительности разных видов. Причины различий, зависимость от теста.

Существуют существенные различия в чувствительности организмов различных видов к действию радиации. Так, летальная доза для млекопитающих составляет от 1 до 10 Гр, а для других позвоночных десятки и сотни грэй. Значительные вариации радиочувствительности были обнаружены не только между таксонами, но и внутри каждой филогенетической группы (см. диаграмму на рис. VI—1). Наблюдаемые различия в устойчивости организмов к действию радиации невозможно объяснить какими-либо физическими особенностями поглощения энергии излучения их тканями - она примерно одинакова для всех тканей и организмов. Различия обусловлены биологическими особенностями объектов, их структурной и функциональной организацией, адаптивными и регенерационными возможностями, специфичностью репарации первичных радиационных повреждений, в интенсивности метаболических и пролиферативных процессов и др.

Рис. VI—1. Сравнение радиочувствительности (LD100) организмов, принадлежащих к различным филогенетическим группам: 1 — одноклеточные организмы; 2 — беспозвоночные; 3 — позвоночные; 4 — млекопитающие; 5 — человек

Наиболее распространенным показателем радиочувствительности, применимым к организмам различного уровня сложности, служит степень выживаемости (или другой показатель, однозначно связанный с выживаемостью). Чаше всего для этой цели используют летальную дозу, вызывающую гибель 50 или 100% особей в облученной популяции, так называемую дозу LD50 или LD100 соответственно. При определении радиочувствительности большинства млекопитающих ограничиваются определением выживаемости животных к 30-му дню после облучения. Этот срок выбран в связи с тем, что острый период лучевой болезни у млеко-питающих обычно заканчивается в первый месяц после радиационного воздействия. Для других объектов временной интервал выбирают в соответствии со средней продолжительностью жизни облученных организмов.

В табл. VI—1 и VI—2 приведены данные различных авторов по определению величины LD50 у представителей различных филогенетических групп. Видно, что диапазон устойчивости к радиации в живой природе необычайно широк. Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений микроорганизмы — дозы, способные вызвать их гибель, составляют сотни и тысячи грэй. Для беспозвоночных животных диапазон летальных доз обычно на порядок ниже; для позвоночных они составляют десятки грэй, а наиболее радиочувствительными являются млекопитающие. Таким образом, можно заключить, что по мере усложнения организации объектов их устойчивость к радиации резко снижается.

Таблица VI-1. Ориентировочные значения LD50 при облучении некоторых биологических объектов (общее однократное облучение рентгеновскими или γ-лучами)

С генетически детерминированными различиями в радиочувст-вительности мы сталкиваемся не только при сопоставлении различных таксонов, но и при изучении родственных видов. Так, Micrococcus radiodurans может быть отнесен к «рекордсменам» радиоустойчивости — его обнаружили в воде, окружающей атомный реактор, где облучение достигает величин 104—105 Гр. В этих условиях бактерии сохраняют способность к размножению. В то же время родственная форма — Micrococcus sodensis — примерно в 25 раз менее устойчива к радиационному воздействию, а для многих штаммов Е. coli величина дозы LD50 составляет около 50 Гр.

Растительные объекты также характеризуются значительными различиями в устойчивости к радиационному воздействию. Необыкновенно высокая чувствительность к ионизирующему излучению отмечена у гриба Phycomyces blakeslecanus, рост которого угнетается в результате y- облучения в дозе, составляющей всего 0,008 Гр. Высшие растения обладают высокой устойчивостью к облучению: значение дозы LD100 достигает величины порядка сотен и тысяч грэй.

Генетически детерминированные различия в радиочувствительности ор-ганизмов зависят от структурных и функциональных особенностей, а также от условий проживания вида. К структурным факторам относятся: объём ядер, величина генома, плоидность, диаметр, длина и строение хромосом, соотношение эу- и гетерохроматина и т.д.

Метаболические характеристики включают особенности обмена веществ, содержание кислорода и ряда эндогенных продуктов в органах и тканях, активностью репарирующих систем, адаптационные возможности и др.)

При этом сама репарационная система обладает определённой степенью радиочувствительности, а интенсивность восстановления зависит от наличия в клетках необходимых метаболитов. Считается также, что стабильность генома тем выше, чем меньше объём хромосом, чем менее интенсивно идут процессы синтеза ДНК и РНК, чем более хромосома спирализована и защищена белками от действия свободных радикалов и других повреждающих агентов.

Влияют и внешние условия – газовый состав (проживание в аэробных или анаэробных условиях), температура (вид арктический или тропический), диета (ранее приводился пример высокой радиорезистентности пустынных тушканчиков, обусловленной их пищей)

Оценка радиочувстительности разных видов может резко отличаться в зависимости от анализируемого теста.

Например, выбрав в качестве критерия задержку клеточного деления, мы выявим значительную чувствительность активно пролиферирующих тканей и не обнаружим постлучевой реакции у неделящихся или медленно делящихся клеточных популяций. Выбор другого критерия — метаболической активности облученных тканей — мог бы привести к противо-положному результату: ранние биохимические изменения часто обнаруживаются в тех клетках, которые казались высокоустойчивыми к облучению по критерию «задержки клеточного деления». Аналогичные трудности возникают при использовании морфологических и физиологических показателей для оценки степени радиочувствительности тканей и организмов. Ещё в большей степени эти различия выявляются при сравнении радиочувствительности различных видов по соматическим (чаще всего используют показатели выживаемости после облучения) и по генетическим критериям.

Так, если по выживаемости ряд млекопитающих можно расположить в порядке убывания следующим образом:

кролик - хомяк – крыса – мышь – обезьяна – человек - морская свинка,

то по тесту индукции доминантных летальных мутаций (по Шевченко В.А., 1985 г) виды располагаются в таком порядке (количество видов в рядах обусловлено имеющимися данными):

мышь - морская свинка - золотистый хомяк,

по частоте хромосомных аберраций в сперматоцитах:

морская свинка – крыса – мышь – обезьяна - кролик

по частоте реципрокных транслокаций в постмейотических клетках:

хомяк – морская свинка – кролик – мышь.

По данным болгарских учёных (Въгленов, Баев, 1985г) по тесту реципрокных транслокаций в сперматогониях при остром облучении аналогичный ряд млекопитающих выглядит таким образом:

обезьяна – хомяк – морская свинка – кролик – мышь – человек,

а при хроническом облучении:

мышь – хомяк – крыса – обезьяна - кролик

Приведенные данные свидетельствуют о том, что радиочувствительность – это очень лабильный признак, зависящий от огромного количества факторов. Поэтому оценивая или сравнивая виды по радиочувствительности, необходимо указывать, по какому тесту производится эта оценка. Дело в том, что все тесты, приведенные выше в качестве примеров, в большей или меньшей степени связаны с метаболизмом, который различен в разных клетках одного и того же организма и меняется в зависимости от многих факторов. Исключение составляют точковые мутации, индукция облучением которых у эукариот практически не зависит от изменений метаболизма (глава), но обусловлена структурными особенностями генома.

В 1973 г. Абрахамсон, Бендер, Конжер и Вольф [Abrachamson et al., 1973] выдвинули гипотезу о линейной зависимости частоты индуцированных излучением прямых генных мутаций от содержания ДНК в гаплоидном ядре. Рассмотрев данные по частоте индуцированных излучением прямых мутаций определенных локусов у ряда организмов, начиная от бактерий и кончая млекопитающими (у бактерий, дрожжей, нейроспоры, дрозофилы, томатов, мышей, ячменя и человека), эти авторы обнаружили, что частота мутаций на 1 локус на 1 сГр у разных организмов варьировала в пределах трех порядков. Однако если частоту мутаций разделить на количество ДНК в гаплоидном ядрег отнесенное к количеству ДНК у человека, принятому за единицу, то величины, полученные для разных организмов, различаются только в 3 раза. При этом была выявлена прямая зависимость между частотой индуцированных излучением мутаций определенных локусов у вида и содержанием ДНК в гаплоидном ядре (рис.). Аналогичная зависимость описана также для частоты спонтанных точковых мутаций [Шальнов, 1977].

Различия в структурной организации и метаболизме микроорганизмов и млекопитающих (в том числе, человека) огромны. Тем не менее, частота индуцированных точковых мутаций, в отличие от хромосомных аберраций, у всех видов зависит только от количества ДНК в ядре, т.е. не зависит от метаболических различий, что соответствует данным, приведенным в главе..

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 1798 | Нарушение авторских прав