Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время не вшивает сомнений
тот факт, что существующие биологические эиды, включая человека,
вольно или невольно подвергаются воздействию сложного комплекса
факторов социальной и производственной сфер обитания, многие из
которых обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. В отой
связи особую актуальность представляет поиск путей, ограничиваю
щих контакт с мутагенами, либо повышающих генетическую устойчи
вость к ним организмов. Для достижения отих целей существует
насколько путей ( Alekperov ,1981; Kaiael,AloJcpe:rcv,Amco
et al., 1986). Вместе с тем, одной из наиболее реальных моделей повышения генетической устойчивости организмов на фоне существующего уровня кутагенов в окружающей среде, является развитие теории и практики антимутагенеза. Преимущество этой модели перед другими заключается, прежде всего, в возможности применения методов антимутагенеза уже в практике сегодняшнего дня.
В настоящее время в литературе существует достаточно большое количество работ, посвященных исследованию эффективности антимутагенов, и их число,в связи с актуальностью проблемы, в последние годы значительно возрастает (Гончарова,1974; Моссэ,1974;Алек~ перов,І979,І984;КосіаІКапако et аЛ., 1985 ;Засухина,Македонов, 1986; Алиев,1989),Однако,большинство исследований, особенно на ранних этапах поиска, касались лишь констатации факта наличия антимутагенных свойств у того или иного соединения, в отношении того или иного мутагенного фактора. Вместе с тем, ясно, что решение данной проблемы должно базироваться не только на феноменологии, но и на познании механизмов.повышения-антимутагенами генетической устойчивости организмов. Такой комплексный подход и,прежде всего, определение путей защиты, проявляемых антимутагенами, позволит разработать профилактические, либо терапевтические приемы применительно к влиянию конкретных экстремальных условий.
Следует также отметить,что список известных антимутагенов включает такие препараты,как ионы некоторых металлов, ингибиторы синтеза ДНК, ингибиторы общебелкового синтеза, синтетические ингибиторы свободнорадикальных процессов, которые в связи с --нефизиологичностью бесперспективны для задач практического пользования. В соответствии с общепризнанными критериями оценки ан-
- 2.-
тимутагенов (универсальность, эффективность и отсутствие побочных биологических проявлений) наиболее перепективными являются естественные метаболиты, одним из которых является мяннит.
Ноль и задачи исследования. Целью настоящей работы является комплексная оценку антимутагені ю го действия маннита, выявление путей повышения им устойчивости организмов к различным мутаген-ным воздействиям, определение оптимальных режимов и параметров коррекции данным метаболитом мутагенеза на отдельных этапах процесса возникновения мутаций, а также разработка подходов для его практического использования. В соответствии с заданнойцелью исследования предусматривали испытание маннита на различных биологических видах, включая прокариоты ( 2. coli ) и зукариоты различных видов ( растения, лабораторные животные, первичные и перевиваемые клетки человека) в опытах in vitro и in vivo . Кроме того, исследования предусматривали учет различных классов мутаций ( аберрации хромосом, сестринские хроматидные обмены, генные мутации) в комбинированных с макнитом экспериментах при спонтанном мутагенезе ( старение организмов) и индукции мутаций факторами, различающимися природой, типом и механизмом транспорта мутагенных продуктов к ДНК хромосом, такими как: ионизирующая и УФ-радиоция, алкилирущие соединения, 4 нитрохинолин-1-оксид , митомицин С и циклофосфамид. Наряду с этим, маннит в качестве антимутагена испытывался в условиях воздействия химических соединений, используемых в технологических процессах промышленных предприятий (фтористый натрий) ив сельско-хозяйственной практике ( пестицид - эфир."12-19"), а также в условиях воздействия комплекса факторов реального космического полета.
Исходя из цели работы,были, поставлены следующие основные задачи:
-
определить степень эффективности и универсальности антимутагенного действия маннита в отношении используемых объектов, мутагенов и классов регистрируемых мутаций ;
-
изучить степень эффективности-модификации мутационного процесса в зависимости от последовательности применения маннита с различными мутагенами;
-
определить особенности антимутагентго действия маннита при спонтанном мутагенезе н индукции повреждений молекулы ДНК мутаге-
нами прямого и непрямого типа действия ;
4) разработать способы практического использования маннита в целях профилактики и нейтрализации действия мутагенных факторов окружающей среды.
Научная новизна работы. В работе на основе комплексной оценки впервые установлены свойства маннита порычать генетическую устойчивость организмов и определена степень универсальности антимутагенного действия этого клеточного метаболита. Выявлены ранее неиз- . вестные особенности влияния маннита на прцесс возникновения мута-ций. При этом установлено, что его антимутагениое действие проявляется и на ранних этапах процесса возникновения мутаций, еще до образования первичных повреждений молекулы ДНК, и на этапах возникновения и реализации предмутаций в конечные мутационные события.
Практическое значение работы. В опытах на лабораторных животных определен комплекс критериев оценки генетических изменений во взаимосвязи с состоянием клеточного метаболизма.'Принимая во внимание известные данные, о неспецифичности спонтанного и инду-цибельного зарождения и развития свободнорадикальных и перекисньк процессов и роли последних в мутагенезе ( Тарусов, 1954; Эмануэль, 1963) разработанная комплексная система биомониторинга, которая включает генетические и биохимические методы анализа, может быть использована для объективной оценки действия генотоксинов и в целях прогноза отдаленных генетических последствий.
Определены особенности путей коррекции маннитом мутагенеза на отдельных этапах процесса возникновения мутаций, что позволяет разработать способы практического его применения для профилактического и терапевтического снижения мутагенного действия радиации, химических мутагенов, используемых в промышленности и сельскохозяйственной практике, комплекса факторов космического полета, а также химических соединений, различающихся по характеру транспорта мутагенных продуктов, к ДНК хромосом.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на различных мевдународных, всесоюзных, республиканских 'съездах, конференциях, симпозиумах и совещаниях, в том числе : на общеакадемических конференциях молодых ученых республики(Ба-ку, 1984, 1986 гг.), на II и Ш Всесоюзных конференциях "Биоанти-
оксидант" ( Черноголовка, 1986 г., Москва, 1969г.) на I Всесоюз- '. ном координационном совещании "Радиационная генетика - селекции" ( Москва, 1986 г.), на У Съезде ВОГиС ( Москва, 1987 г.),.на заседании секции генетических аспектов проблемы "Человек и биосфера" { Кпер,.І908,Караганда, 1990 г.), на 26 ( Toulose , : 1986) и 27 ( JSapoo . ,1988) заседании КОСШР, на ,ХУШ'.('Varna, 1988) и XX ( York ,1990) Международном симпозиуме по пробле -мам мутагенов и канцерогенов окружающей среды.
Публикации. По материалам диссертации в международной, союзной и республиканской печати опубликовано 26 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения; обзора литературы, посвященного современным представлениям об антимутагенной эффективности ингибиторов свободнорадикальных процессор; материалов и методов исследования; окспериментальной части, состоящей из 3 глав; заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста (без списка литературы), включая 15 таблиц и 7 рисунков. Список литературы включает 262 наименования, в том числе 170 -зарубежных авторов.