АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Генопротекторные свойства меланиновых пигментов ( кроме механизмов).

Меланины представляют собой конденсированные фенольные соединения. Они присутствуют в тканях растений, животных и многих микроорганизмов. В организме человека этот пигмент придает окраску волосам, бровям, ресницам, радужной оболочке глаза, коже. В коже животных и человека присутствие и новообразование меланина представляет собой защитную реакцию организма на действие ультрафиолетового излучения.

Под влиянием ультрафиолета интенсифицируется процесс образования меланина из тирозина и других мономеров (загар – защитная реакция организма на воздействие солнечных лучей) Возникновение черной кожи у человека при продвижении первоначальной белой расы в тропические районы произошло, по мнению Ленграйджа [271], в результате отбора многих мелких мутаций, обусловливающих формирование все более и более темной кожи, что имеет большое адаптивное значение в этих районах.

Образование меланина в организме придает ему устойчивость не только к ультрафиолету, но и ионизирующей радиации.

Так, у многочисленных видов микроскопических грибов, актиномицетов и некоторых бактерий бурые и черные меланиновые пигменты служат защитой от жестких электромагнитных излучений и являются основной причиной высокой устойчивости пигментированных микроорганизмов не только к ультрафиолетовому (в том числе и коротковолновому), но и к рентгеновскому излучению.

Штаммы микроорганизмов, содержащих меланиновые пигменты, настолько устойчивы к действию солнечного ультрафиолета и космических лучей, что живут и размножаются в высоких слоях атмосферы, горах, пустынях, Арктике и Антарктике – там, где другие микроорганизмы погибают. Меланин в определенных условиях увеличивает выживание даже после летальной дозы (ЛДюо) радиации [272].

Повышение естественного радиоактивного фона, обусловленное применением радиоактивных веществ, нарушением хранения радиоактивных отходов и т. д., способствует преимущественному развитию темнопигментированных грибов, некоторые из них выживают после облучения почвы дозой 6400 Гр [273]. Имеются сведения о преимущественной встречаемости меланинсодержащих видов грибов в почвенных образцах, отобранных после взрыва атомной бомбы в районе атолла Бикини [274].

В ряде работ [275, 276] показана повышенная радиоустойчивость черных мышей, а также появление гиперпигментации у белых и серых в результате продолжительного облучения их малыми дозами у-лучей.

При сравнении выживаемости у – облученных белых и черных штаммов дрожжей также выявлены различия, обусловленные присутствием в клетках черного пигмента меланиновой природы [277]. Клетки трансплантируемой меланомы хомячка, содержащие меланин, в 2 раза более устойчивы к летальному действию радиации, чем такие же клетки, лишенные пигмента [278].

По данным работы [279], облучение аксолотлей дозами 500, 1500, 3000 Р стимулировало процесс меланизации в печени, голове и глазах. Автор указывает, что такая гиперпигментация является защитной реакцией организма на облучение. Аналогичные данные получены и при облучении гипофиза лягушки гамма-лучами: усилилось образование меланинов в меланофорах кожи вследствие выделения интермедина из средней доли гипофиза и изменения обмена тирозина [280]. В первые часы после облучения в тканях облученных животных наблюдается усиление окисления тирозина [281].

Меланины животного происхождения способны взаимодействовать со многими радиоактивными элементами: цезием, радием, кобальтом, рутением, стронцием, торием, а также с радиоактивными изотопами цинка, кадмия, свинца, хрома, марганца и железа [282]. Было установлено, что меланин эффективно сорбирует ионы различных металлов [283]. Таким же образом меланины грибного происхождения сорбируют ионы РЬ, ТЬ, Н§, Ьа, 2л, Сз [284]. По-видимому, аналогичные свойства животного меланина ответственны за преимущественное накопление 226К.а в пигментированных тканях животных, а также в меланоме [285]. Если в среде концентрация 226Ка составляет 25,1 Ки/кг, то в меланоме накапливается до 40-360 Ки/кг.

Как отмечал Н. И. Вавилов, в центрах формообразования растений (центры происхождения растений – по Н. И. Вавилову) преобладают сильно пигментированные формы. Отбор человеком светлоокрашенных форм растений при продвижении их культуры в северные районы означает, по мнению Щербакова [286], отбор форм, менее защищенных от мутагенных факторов по сравнению с пигментированными дикорастущими формами.

Очевидно, не случаен тот факт, что ткани растений, окружающие генеративные ткани, окрашены пигментами, которые, вероятно, должны обеспечивать их защиту от мутагенов. Наличие форм с высоким содержанием пигмента характерно для высокогорных областей с повышенным уровнем ультрафиолетовой радиации и космических лучей.

В ряде экспериментов были сделаны попытки использовать меланин для усиления биологической радиорезистентности. В работе [287] из гриба Рш1и1апа рго1ойчэрпа было выделено четыре фракции меланина, различающиеся растворимостью в щелочи и этаноле. Две из них оказывали защитное действие при облучении мышей рентгеновским излучением и увеличивали среднюю продолжительность жизни мышей в 1,5 раза. Добавление меланина в питательную среду существенно повышало выживаемость облученных культивируемых клеток соединительной ткани мышей [288], а внутрибрюшинное введение меланина белым мышам до облучения их в дозе 800 Р, кроме того, значительно увеличивало и продолжительность жизни [289].

Установлено, что фенолы могут связываться с ДНК, в частности с тимином [290]. Радиационное повреждение ДНК как раз и начинается с тимина, а меланин способен не только улавливать и обезвреживать свободные радикалы, но и регулировать концентрацию неспаренных электронов [278]. Кроме того, для ряда фенолов (На-галлат, пропилгаллат, кумарины и катехины) показана антимутагенная активность [291-293]. В качестве одной из гипотез, объясняющих их антимутагенную способность, предполагается взаимодействие фенолов с функциональными группами ДНК, которые могут экранировать важные участки ДНК от действия мутагена или отводить избыточную энергию [292].

Длительное облучение больших групп населения ионизирующей радиацией в малых дозах, обусловленное загрязнением окружающей среды радионуклидами, поставило перед радиобиологами задачу поиска радиозащитных препаратов нового типа – способных уменьшать отдаленные эффекты длительного облучения. Известно, что традиционные радиопротекторы не эффективны при хроническом облучении и к тому же проявляют свои радиозащитные свойства лишь при применении в высоких токсичных концентрациях.

Использование наиболее эффективных радиопротекторов с целью уменьшения генетического действия облучения показало, что они либо вовсе не способны защитить наследственные структуры, либо оказываются менее эффективными, чем при защите от лучевой гибели.

Внимания в этом плане заслуживает пигмент меланин, созданный самой природой для защиты организма от УФ-радиации и образующийся в коже человека при воздействии солнечных лучей («загар»).

Меланин нетоксичен, содержится в тканях микроорганизмов, растений, животных и человека (придает окраску волосам, ресницам, радужной оболочке глаза, коже), в ряде пищевых продуктов (например, в чае, кофе, какао, шоколаде, грибах).

Существует связь между содержанием меланина в организмах и их радиорезистентностью. Так, у многочисленных видов микроскопических грибов, актиномицетов и некоторых бактерий бурые и черные меланиновае пигменты служат защитой от жестких электромагнитных излучений и являются главной причиной высокой устойчивости пигментированных микроорганизмов не только к ультрафиолетовому (в том числе и коротковолновому), но и к рентгеновскому излучению.

Сведения о влиянии меланина на генетическое действие радиации до начала наших исследований отсутствовали.

Мы исследовали на животных (дрозофила, мыши) и в культивируемых клетках человека влияние меланина на отдаленные, генетические последствия облучения и показали, что этот пигмент существенно повышает жизнеспособность и снижает в 2-4 раза частоту всех типов мутаций, вызываемых облучением в половых и соматических клетках.

Особенно ценной является способность меланина уменьшать частоту генетических повреждений, передающихся из поколения в поколение и накапливающихся в популяциях в виде «генетического груза» - в облучаемых популяциях, получавших с пищей меланин, уровень накопленного генетического груза оказался таким же, как в необлученных популяциях.

Таким образом, с помощью меланина нами впервые показана принципиальная возможность эффективной защиты популяций животных при облучении в течение многих поколений (на дрозофиле исследовано 150 поколений, на мышах – 5 поколений).

Очень важно, что меланин в отличие от всех традиционных радиопротекторов, способен защищать организм от хронического облучения. Причем, чем ниже доза или мощность дозы облучения, тем выше защитная эффективность меланина. Так нами показано, что меланин полностью предотвращает повреждающее действие гамма-лучей в дозе 0,2 Гр.

Мы исследовали меланины синтетические, а также выделенные из разного природного сырья – винограда, грибов, шерсти животных, волос человека и т.д. Все они обладают радиозащитной способностью, но в разной степени. Наиболее эффективными оказались меланины животного происхождения и синтетические. Наиболее дешевыми и удобными для практического использования являются меланины из низших грибов.

Все необходимые токсикологические испытания исследованных нами меланинов проводились в течение трех лет в Медицинском Радиологическом Научном Центре РАМН (г. Обнинск). Показано, что эти вещества не обладают мутагенной, канцерогенной, тератогенной или какой-либо другой токсичностью. Более того, показано, что при введении меланина облучаемым беременным крысам их потомство превосходит по физическим показателям и способности к обучению потомство даже не облучавшихся крыс.

Сравнение биологических функций животных и грибных меланиновых пигментов

Животные меланины – гетерогенные биополимеры на основе 5,6-индолхинона Грибные меланины – гетерогенные биополимеры полипептидной природы

Участвуют в защите кожных покровов от излишнего светового и УФ излучения, в функционировании органов слуха, зрения, некоторых отделов головного мозга за счет трансформации фотонов и фононов (звук), электронов по одноквантовому механизму Участвуют в УФ- и светоустойчивости, выживаемости при продолжительном голодании грибов, усвоении углерода из С02 воздуха и NaHCO3. Пигмент сорбирует фотоны по одноквантовому механизму в диапазоне 200—900 нм. Предложен механизм взаимодействия пигмента со световыми квантами

Участвуют в устойчивости организмов к ионизирующему излучению, осуществляют ковалентную модификацию, хранение и реализацию клеточной энергии за счет донорно-акцепторных свойств меланина Участвуют в устойчивости грибов к ионизирующему излучению, повышенной сухости воздуха и субстрата, недостатку кислорода в окружающей среде за счет донорно-акцепторных свойств пигмента

Связывают разнообразные вещества ароматической природы, ионы тяжелых металлов, радиоактивные элементы, что предполагает возможную регуляцию пигментом активности ряда ферментов и пептидов за счет ионообменных свойств пигмента Сорбируют ионы Рb2+, Th4+, La2+, Zn2+, Cr6+, Hg2+, Cu2+. Являются сильными антиоксидантами и связывают нестабильные состояния, синглетный кислород, коротко живущие радикалы

Пигмент исключительно стабилен in vivo и in vitro, в естественных условиях лизису практически не поддается Пигмент практически не лизируется при длительном культивировании в лабораторных условиях. Участвует в процессах гумусообразования

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 1216 | Нарушение авторских прав