ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ
РАДИАЦИОННОЙ И НЕРАДИАЦИОННОЙ ПРИРОДЫ В ОБЛАСТИ
МАЛЫХ ДОЗ (КОНЦЕНТРАЦИЙ) НА ТРАДЕСКАНЦИЮ к.б.н. Т. Евсеева Решение практических задач охраны окружающей среды невозможно без создания прочной научной основы для оценки биологических эффектов сочетанных воздействий. В связи с этим актуальным является изучение закономерностей раздельного и сочетанного действия низких доз (концентраций) факторов радиационной и нерадиационной природы на биологические объекты. В соответствии с этой задачей и методологией оценки отклика биологических систем на многофакторные воздействия были изучены закономерности: 1) раздельного действия низких доз хронического у-облучения и тория; 2) действия Th-232 на растения в зависимости от ионного состава питательной среды; 3) сочетанного действия малых доз хронического y-облучения и Th-232, а также хронического у-облучения, Th-232 и KNO. В качестве объекта исследований мы выбрали традесканцию (клон 02), которая является высокочувствительным растением и широко используется в экспериментах по радиационно-химическому мутагенезу. Обработку растений мутагенами начинали с момента цветения первого бутона в соцветии. В случае облучения растения экспонировали 72 часа от источника Ra-226 (50 Р/ч). Доза, которую получали соцветия, является функцией времени, а мощность дозы - функцией расстояния от источника. Концентрации Th-232 выбирали, исходя из предельно допустимого уровня (ПДУ) этого элемента для питьевой воды согласно действовавшим тогда "Нормам радиационной безопасности-76/87" Регистрировали соматические мутации, морфологические аномалии и потерю репродуктивной способности клеток волосков тычинок (ВТ) традесканции по общепринятой методике (Underbrink et al., 1973), В природных условиях не встречается ситуаций, когда Th-232 находится в среде без дополнительного ионного окружения. Поэтому большой интерес представляют исследования закономерностей проявления биологических эффектов действия Th-232 при поступлении его из сложных по ионному составу сред. В качестве таких сред использовали растворы нитрата калия (0.51 г/л) и пробы талой воды в различной степени загрязненные тяжелыми и щелочными металлами. Эти исследования показали, что генотоксический эффект действия Th-232 существенно зависит от качественного и количественного ионного состава среды, из которой радионуклид поступает в растения. Но независимо от ионного состава среды выявляется существенный и статистически достоверный вклад Th-232 в формирование токсического эффекта, а в случае его сочетанного действия с ионами металлов, входящими в состав проб талой воды, - и уровня морфологических изменений. Коэффициенты взаимодействия при сочетанном действии Th-232 и нитрата калия свидетельствуют об антагонизме для всех регистрируемых показателей. Снижение биологического эффекта при введении калия в среду питания растений связано со спецификой взаимодействия ионов в растворе и их разнонаправленным воздействием на клеточные процессы. При взаимодействии Th-232 с ионами металлов, входящими в состав проб талой воды, наблюдаются синергические эффекты по показателю "потеря репродуктивной способности клеток", а при низком их суммарном содержании - и в отношении генотоксического эффекта. Таким образом, Th-232 усиливает токсические эффекты ионов металлов, а в случае их низкого суммарного содержания - и генотоксический эффект. Обнаруженные достоверные нелинейные эффекты сочетанного действия Th-232 с другими факторами низкой интенсивности свидетельствуют о необходимости учета возможных синергических взаимодействий при нормировании содержания этого радионуклида в окружающей среде. Воздействие Th-232 и продуктов его распада на организмы всегда сопровождается повышенным у-фоном, что делает особенно актуальными исследования закономерностей и механизмов их сочетанного действия. Для изучения сочетанных эффектов действия Th-232 и хронического у-облучения был выбран диапазон околофоновых доз радиации, в пределах которого не наблюдали статистически достоверного превышения величин регистрируемых показателей над спонтанным уровнем. Кроме того, для сравнения реакции растений на воздействие факторов разной интенсивности была включена доза 2.2 сГр, которая вызывала статистически значимые эффекты, Как и следовало ожидать, учитывая предыдущие результаты, механизмы действия Th-232 связаны с формированием токсического эффекта и морфологических аномалий. Специфика действия хронического у-облучения проявляется в его способности, даже в крайне низких дозах, вызывать генетические эффекты. Важно, что общей закономерностью для всех регистрируемых изменений в клетках ВТ традесканции является существенный и статистически достоверный вклад сочетанного действия изучаемых факторов, что свидетельствует о возможности проявления нелинейных эффектов взаимодействия. Это подтверждают и величины коэффициентов взаимодействия. Сложная динамика коэффициентов взаимодействия объясняется спецификой реакции растений на воздействие факторов определенной интенсивности. Так. в случае действия концентрации Th-232, равной 0.088 мг/л и околофоновых доз облучения происходит замедление цветения растений в определенный период, С одной стороны, это увеличивает время для репарации повреждений ДНК, в результате чего обнаруживается антагонистический эффект для соматических мутаций. С другой, - остановка деления клеток приводит к увеличению доли волосков, прекративших рост, и наблюдается синергизм по показателю "потеря репродуктивной способности клеток". При концентрации Th-232 0,36 мг/л антагонистические эффекты для соматических мутаций обусловлены не столько восстановительными процессами в результате удлинения митотического цикла, сколько гибелью части бутонов с летальными повреждениями, в которых можно было зарегистрировать эти нарушения. Замедление цветения растений наблюдалось и при концентрации Th-232, соответствующей ПДУ, что приводило к аддитивным эффектам для соматических мутаций. Учитывая эти результаты, можно отметить" что закономерностью сочетанного действия Th-232 и околофоновых доз облучения является снижение генотоксического эффекта при снижении пролиферативной активности или гибели клеток с летальными повреждениями. Второй важной закономерностью является то, что при дозе облучения 2.2 сГр для всех изученных концентраций Th-232 выявлены исключительно антагонистические эффекты взаимодействия по всем показателям. Таким образом, наблюдаются различия в реакции традесканции на действие околофоновых доз облучения, при которых возможны любые типы эффектов, и дозой 2-2 сГр, при которой в условиях эксперимента проявляется исключительно антагонистический эффект взаимодействия для всех показателей.
Синергические эффекты для соматических мутаций обнаружены 8 случае сочетанного действия Th-232 в концентрации 1 ПДУ и дозе облучения 0.01 сГр и для концентрации 2ПДУ и дозы облучения 0.25 сГр, При сочетанном действии изучаемых факторов наиболее вероятными механизмами, приводящими к синергическим эффектам, могут являться:
Первые три механизма предположительно основаны на известных химических свойствах Th-232 легко образовывать прочные комплексы с белками, аминокислотами, органическими кислотами и фосфатами. Участие последнего механизма ярко выражено при сочетанном действии концентрации Th-232, равной ПДУ и дозы облучения 0,01 сГр. В случае сочетанного действия трех факторов (нитрата калия, Th-232 и хронического у-облучения) выявляются те же закономерности в отношении механизмов действия изучаемых факторов: наибольшее влияние на формирование генотоксического эффекта оказывает облучение. Величина токсического эффекта и уровня морфологических аномалий обусловлена сочетанным действием солей металлов. Коэффициенты взаимодействия для соматических мутаций свидетельствуют об антагонизме при всех сочетаниях концентраций ТП и доз облучения. Та же закономерность отмечена для потери репродуктивной способности клеток для варианта с концентрацией Th-232 0.36 мг/л. Таким образом, нитрат калия существенно снижает совместный генотоксический эффект Ш и хронического g-облучения, а также эффект действия Th-232. Защитный эффект калия связан со стабилизирующим действием этого катиона на структуру и функции мембран. Полученные нами результаты и анализ данных литературы позволяют акцентировать внимание на основных закономерностях сочетанного действия ионов металлов и малых доз у-облучения. Гамма-облучение формирует генотоксический эффект. Механизмы действия ионов металлов связаны с индукцией токсического эффекта и морфологических изменений. При сочетанием действии околофоновых доз облучения с ионами металлов возможны любые типы эффектов: от антагонизма до синергизма. Важно, что антагонизм в отношении генных мутаций обнаруживается при снижении пролиферативной активности и гибели клеток. При действии доз радиации выше околофоновых в сочетании с ионами металлов наблюдаются антагонистические эффекты по всем показателям, проявляющиеся на фоне снижения ресурсов надежности системы, что выражается в гибели части бутонов. Эти механизмы вносят существенный вклад в формирование ответной реакции растений на сочетанное действие факторов радиационной и нерадиационной природы. Кроме того, становится понятно, что выявление синергизма или антагонизма при тестировании мутагенов окружающей среды будет зависеть от выбора тест-критерия. С этих позиций лучше использовать набор параметров, характеризующих разные типы повреждений клеток. Таким образом, экспериментальное изучение закономерностей формирования ответной реакции клеток волосков тычинок традесканции (клон 02) показало, что
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3508 посещений с 05.05.2001 |