АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Адаптивный ответ, его неспецифичность. Примеры. Механизмы.

Прочитайте:
  1. Адаптация рецепторов и ее механизмы.
  2. Биологические антимутационные механизмы.
  3. Вопрос 1. Виды соединения костей скелета. Примеры. Обязательные и вспомогательные элементы суставов.
  4. ВОПРОС №12: ДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ МОДИФИКАТОРОВ И ПЛЕЙОТРОПНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ. ПРИМЕРЫ.
  5. ВОПРОС №21: ДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ МОДИФИКАТОРОВ И ПЛЕЙОТРОПНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ. ПРИМЕРЫ.
  6. ВОПРОС №6: МНОЖЕСТВЕННЫЙ АЛЛЕЛИЗМ. ПРИМЕРЫ. ГЕНЕТИЧ. ОСНОВА МНОЖ. АЛЛЕЛИЗА.
  7. ВОПРОС№31.Модификационная изменчивость. Механизм, значение, примеры.
  8. Движение крови по артериям и венам и факторы, его определяющие. Микроциркуляция, функции капилляров. Транскапиллярный обмен в покое и при мышечной работе, его механизмы.
  9. Законы наследования Менделя, их цитологическое и цитогенетическое доказательство. Примеры.

Адаптивный ответ (АО) – защитная реакция биологических объектов при воздействии на них повреждающего фактора в незначительных дозах или концентрациях. Понятие адаптивного ответа характеризует способность клеток отвечать на облучение в малых дозах снижением уровня радиационно-индуцированных повреждений. В случае двукратного облучения адаптивный ответ проявляется в том, что предварительное воздействие облучения в малой дозе (обычно ниже 30 сГр) может снизить эффект последующей радиационной обработки в высокой дозе.

В этом случае возникает резистентность к повторному воздействию, но уже в высокой повреждающей дозе.

Адаптивная реакция прослеживается по всем общепринятым критериям оценки повреждаемости генетического аппарата клеток, таким как образование хромосомных аберраций, генных мутаций, микроядер и т. д. По сложившейся к настоящему времени терминологии первую незначительную дозу, стимулирующую развитие адаптивного ответа, принято называть адаптирующей. Высокую дозу, используемую при повторном воздействии, называют повреждающей, выявляющей или разрешающей. В англоязычной литературе принято обозначать адаптирующее воздействие «conditiong or priming dose», а повреждающее «challenging dose».

Специфической особенностью радиационно индуцированного адаптивного ответа (АО) является значительная, порой более чем на несколько порядков, разница в величинах адаптирующего и повреждающего воздействия. Обычно первая доза не вызывает регистрируемых нарушений, но при дополнительном облучении в высокой дозе наблюдается значительное снижение выхода радиогенетических повреждений, по сравнению с однократным острым облучением в суммарной дозе.

Еще одной характерной особенностью является неспецифичность в отношении характера адаптирующего воздействия. Реакция АО может развиваться как под действием малых доз радиации, так и в результате теплового шока, действия химических мутагенов и др. Причем, защитный эффект прослеживается и при использовании в адаптирующем и повреждающем качестве разнородных факторов.

Таким образом, можно сделать вывод, что адаптивный ответ это специфическая общая реакция клеток, возникающая в ответ на незначительное повреждающее воздействие стресорного типа.

Впервые адаптивный ответ был показан в 1977 году в экспериментах Сэмсона и Кэрнса по изучению влияния алкилирующих соединений на клетки E. coli. Произведя оценку по критериям выживаемости и выхода мутаций, авторы показали, что инкубация бактерий в среде с внесенным в концентрации 1 мкг./мл. N-метил-N-нитро-N-нитрозогуанидином формирует резистентность к повторному воздействию этого мутагена в концентрации 100 мкг./мл. При пересадке обработанных малой дозой мутагена бактерий на чистую среду, устойчивость к большой концентрации сохранялась на протяжении четырех часов культивирования.

Адаптивный ответ при действии ионизирующей радиации был показан Оливьери с соавторами в 1984 году. Адаптирующее воздействие производили путем инкубации лимфоцитов в присутствии 3Н-тимидина (0,01-0,1 мк Ки/мл.). Повреждающая доза составила 1,5 Гр. Анализ проводился по частоте выхода хромосомных аберраций. В случае фракционированного облучения эффект оказался гораздо ниже, чем однократное облучение соответствующей суммарной дозой.]. Полученный эффект был аналогичен адаптивному ответу, выявленному ранее при помощи химических мутагенов.

Существование радиоадаптивного ответа было подтверждено на лимфоцитах человека по частоте возникновения различных перестроек хромосом. Как правило, при одновременной оценке радиоадаптивного ответа по нескольким критериям на одном объекте, эффекты корелировали.

Помимо лимфоцитов человека радиоадаптивный ответ был обнаружен и на других клетках животных: на сперматоцитах и костном мозге мышей, в клетках китайского хомячка, на лимфоцитах кролика. а также на многих других объектах по всем биологическим критериям.

Для возникновения адаптивного ответа необходимым условием является наличие между предварительным и последующим облучением временного интервала длиной в 4—6 ч.

В зависимости от индивидуальных показателей экспериментального объекта адаптивный ответ может быть зафиксирован во временном интервале от 4—24 ч до нескольких недель после предварительного облучения (

Например, проведено исследование адаптивной реакции в сперматоцитах мышей при увеличении интервала между облучениями адаптирующей и повреждающей дозами от одних до пяти суток (рис. 3.2).

 

Рисунок 3.2 Исследование радиоадаптивного ответа в сперматоцитах мышей при различных интервалах между адаптирующей и выявляющей дозами.

 

 

Полученные результаты свидетельствуют о проявлении адаптивного ответа в сперматоцитах мышей в отдаленные от первичного воздействия сроки. Так, выраженный эффект снижения выхода реципрокных транслокаций по сравнению с облучением в однократной дозе с 1,73% до 0,29%, регистрировался даже спустя 120 часов после облучения в адаптирующей дозе. В то же время при интервале между облучениями менее четырех часов адаптивный ответ в сперматоцитах мышей не наблюдался.

Степень проявления адаптивного ответа существенно зависит от величины адаптирующей дозы – эта зависимость может быть описана кривой, приближающейся к точке максимума и затем убывающей. Наличие оптимальной адаптирующей дозы, превышение которой уменьшает проявление радиоадаптивного ответа, отмечено во многих работах [

Наиболее оптимальный промежуток времени между двумя облучениями составляет 5-6 часов. При уменьшении времени между облучениями происходит снижение выраженности радиоадаптивного ответа. Что касается сдвига в сторону увеличения времени между облучениями, то здесь показано сохранение способности клеток к радиоадаптивному ответу в течение десятков часов и даже суток.

 

Механизмы АО

Что касается механизмов развития адаптивного ответа, то до настоящего времени в этом вопросе нет окончательной ясности. Показано, что формирование адаптивного ответа коррелирует с появлением в клетке новых белков. Ингибиторы белкового синтеза, такие как циклокгексамид и хлорамфеникол, подавляют реакцию радиоадаптивного ответа

Характерно, что одни и те же белки образуются при возникновении адаптивного ответа под действием не только радиации и химических мутагенов, но и при воздействии другими разнородными повреждающими факторами: гормонами, тепловым шоком, тяжелыми металлами, окислительным стрессом и т. д.

Таким образом, можно сделать вывод о неспецифическом антистрессовом характере формирования адаптивного ответа под воздействием самых разнообразных повреждающих факторов.

Дальнейшие исследования на прокариотах показали активацию репарационной системы при формировании адаптивного ответа По-видимому, большое значение в этом процессе имеют механизмы безошибочной репарации, к которым относятся эксцизионная репарация оснований и эксцизионная репарация нуклеотидов. В норме эти виды репарации ответственны за ликвидацию простых повреждений ДНК, таких как модификации оснований и однонитевые разрывы ДНК. Однако не исключено, что при стимулирующем действии радиации возрастает их роль в репарации не только простых, но и более сложных нарушений. Облучение в малых дозах вызывает увеличение уровня репарации двунитевых разрывов ДНК по механизму гомологичной рекомбинации, также представляющему свободный от ошибок путь

Показано, что активация процесса репарации происходит с участием белка поли(АДФ-рибо-зо)полимеразы. Считают, что он имеет критическое значение для процесса формирования адаптивного ответа, поскольку при его ингибировании адаптивный ответ не наблюдается.

 

Неотъемлемой характеристикой адаптивного ответа является изменение экспрессии некоторых генов, которое может происходить в течение нескольких часов после облучения. В данном случае ионизирующая радиация является индуктором ряда неспецифических генов клеточного ответа на повреждение ДНК.

При изучении АО, возникающего под действием предобработки малыми концентрациями алкилирующих соединений, были определены ответственные за реакцию гены. По некоторым генам удалось провести секвенирование и установить первичную структуру белковых продуктов.

Центральную роль в процессе формирования клеточного ответа на ДНК-повреждающее действие радиации играет ген р53, продукт которого является фактором активации транскрипции для генов репарации, контроля клеточного цикла и апоптоза. Регуляция клеточного цикла в его контрольных точках осуществляется за счет активации продуктов специфических генов, среди которых первостепенное значение имеют PCNA, циклин D1, циклин A, xip8, xip5 и xipl3, белки p21/CIPl/WAFl и GADD45). Недавно гомолог гена р53 млекопитающих обнаружен у Drosophila melanogaster.

Кроме того, на начальном этапе облучения происходит индукция генов раннего ответа, к которым относятся c-jun, Egr-I, c-fos, и NF-кВ. Их функция заключается в транскрипционной активации генов, имеющих важное значение для адаптации клеток и тканей к повреждающему действию радиации. Потенциальные мишени для них представляют гены факторов роста и цитокинов, гены репарации ДНК. Продукты генов раннего ответа могут также участвовать в регуляции клеточного цикла и контроле процесса программируемой гибели клеток

Обнаружен ген DIRI, который, по-видимому, имеет специфическое значение в формировании адаптивного ответа. После облучения в малых дозах клеток L132 обнаружили временную репрессию данного гена (Robson et al, 1999). Исследование молекулярных и клеточных функций гена DIR1 выявило сходство его продукта с семейством белков теплового шока, известных как иммунофилины. Они участвуют в многочисленных клеточных функциях, включая генерализованную реакцию на повреждение ДНК и контроль клеточного цикла.

Дальнейший анализ функций гена DIR1 показал, что он также участвует в контроле клеточного цикла. Более того, продукт этого гена вовлечен в процесс регуляции уровня репарации ДНК. Показано, что репрессия DIR1 в клетках, обработанных рентгеновскими лучами в дозе 4 Гр, способствует значительному увеличению уровня репарации однонитевых разрывов ДНК, а после действия облучения в дозе 2 Гр приводит к возрастанию уровня выживших клеток.

Другим семейством генов, способных к неспецифической активации на действие облучения, являются мобильные генетические элементы (МГЭ). Наряду с аутоиндуцированной активацией в ответ на повреждение ДНК они способны увеличивать уровень перемещений с использованием многих универсальных белков внутриклеточной реакции на неблагоприятное воздействие, это прежде всего транскрипционный фактор NF-кВ.

В ряде работ анализировался выход хромосомных и изохромосомных разрывов при комбинированном воздействии облучения в адаптирующей дозе, а затем химическими мутагенами. Показано, что адаптивный ответ наблюдается по отношению к блеомецину, вызывающему двухнитевые разрывы ДНК, и митомицину С, вызывающему сшивки типа ДНК-ДНК. Авторы полагают, что накопление определенного количества повреждений такого типа, является одним из механизмов инициации адаптивного ответа. Действие алкилирующих агентов (метил- или этилметансульфоната) снимало проявление адаптивного ответа, а в ряде случаев повышало выход генетических нарушений.

При использовании в качестве адаптирующей дозы блеомецина либо перекиси водорода формируется адаптивный ответ к последующему, что указывает на возможную роль накопления разрывов ДНК, необходимого для запуска реакции адаптивного ответа.

Показано также, что обработка облученных в адаптирующих дозах клеток цис-платиной, вызывающей образование сшивок ДНК, снимает проявление адаптивного ответа.

Адаптивный ответ не наблюдается и в присутствии бензамида – ингибитора фермента АДФ – фосфорибозилтрансферазы, ответственный за репарацию разрывных дефектов ДНК и АДФ – рибозилирование белков. Активность АДФ – фосфорибозилтрансферазы значительно стимулируется при облучении

Коме того показано, что через 4 часа после облучения мышей дозой 0,01 Гр. происходит снижение активности тимидинкиназы в костном мозге на 40% с постепенным восстановлением исходной активности к 10 часу после облучения. В результате этих процессов наступает временное ингибирование синтеза ДНК, что вероятно, способствует ее репарации.

Существует мнение, что основными механизмами АО являются 1) индукция репарации ДНК и 2) клеточная селекция. Согласно этому представлению, пусковым механизмом запуска радиоадаптивной реакции является активация рецепторов факторов роста, в результате радиационно-индуцированных повреждений плазматической мембран клеток. В дальнейшем, происходит активация транскрипционных факторов C-Jun/AP-1 и p53, а также ряда других ферментов, выступающих в качестве посредников (в основном это цитоплазматические протеинкиназы) при передаче сигнала активирования рецепторов к этим факторам. Ключевым моментом гипотезы является то, что транскрипционные факторы C-Jun/AP-1 и p53 принимают участие как в апоптозе, так и в эксцизионной репарации ДНК. Это позволяет объединить две гипотезы возникновения АО: за счет индукции репарации ДНК и за счет клеточной селекции.


Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 1939 | Нарушение авторских прав







При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.004 сек.)