Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время проблема биологического действия малых доз ионизирующих излучений (ИИ) занимает доминирующее место в современной радиационной биологии. Несмотря на то, что эадиационная биология обладает весьма обширными знаниями о механизмах и закономерностях действия на биоту достаточно высоких доз ИИ, она оказалась не в состоянии однозначно объяснить многие эффекты малых доз, которые принято называть особенностями биологического действия малых доз. К их нислу следует отнести прежде всего повышенную радиочувствительность клеток < действию малых доз ИИ и явление адаптивного ответа (АО).
Повышенная радиочувствительность биологических объектов заключается в том, что уровень повреждений, индуцируемый малыми дозами ИИ, превышает уровень, получаемый путем экстраполяции экспериментальных цозовых кривых, построенных при действии больших доз. В последнее время появляется все больше экспериментальных данных о подобной нелинейности (ривой «доза-эффект» в области действия малых доз (Заичкина и др., 1992; Vlarples and Joiner, 1993; Skov, 1999), что противоречит официальной линейной эеспороговой концепции, принятой ранее МКРЗ и НКДАР ООН (Публикация VIKP3№26, 1978).
Что касается АО, суть которого заключается в том, что воздействие ИИ в малой адаптирующей (D-i) дозе увеличивает радиорезистентность эиологического объекта к последующему облучению в высокой выявляющей дозе (D2), то проведено большое количество исследований, в основном, in vitro [Shadley, 1994). Поэтому многие закономерности индукции АО, такие как зависимость от дозы и мощности адаптирующего облучения, типа излучения, зремени между Di и D2 получены на системах in vitro. В отношении исследований \0 in vivo, то немногочисленность и противоречивость этих работ (Jacobson-
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было
чсследование закономерностей формирования радиационного
дитогенетического АО в клетках костного мозга мышей in vivo. В соответствии с зтим были поставлены и решены следующие задачи:
Исследовать форму дозовой зависимости выхода цитогенетических повреждений в клетках костного мозга мышей in vivo в области действия малых доз ИИ.
-
Исследовать такие закономерности формирования радиационного цитогенетического АО в клетках костного мозга мышей in vivo, как зависимость от величины, мощности, режима и типа адаптирующего облучения, времени между адаптирующим и выявляющим облучениями, возраста животных на момент адаптации, а также возможность индукции перекрестного АО агентами разной природы;
-
Исследовать возможность модификации радиационного АО в клетках костного мозга мышей in vivo различными соединениями, обладающими антиоксидантной активностью.
Научная новизна полученных результатов. На системе in vivo получено экспериментальное подтверждение продемонстрированной ранее in vitro нелинейности дозовой кривой в области действия малых доз ИИ.
Показана возможность индукции радиационного АО на системе in vivo, что подтверждает общебиологический характер данного явления. Впервые продемонстрирована возможность сверхдлительного сохранения АО на протяжении большей части жизни животных и независимость способности организма к индукции АО от возраста животного.
Также впервые обнаружена возможность индукции перекрестного АО за счет введения животным in vivo низких концентраций перекиси водорода (Н2О2). При исследовании возможности модификации АО показано устранение эффекта на фоне введения животным антиоксидантного фермента каталазы и независимость АО от наличия в организме экзогенного антиоксиданта полифенольной природы, дигидрокверцетина.
Научно-практическое значение работы. Полученная кривая «доза-эффект» меняет представление об оценке радиационного риска и позволяет более критично подойти к проблеме существующих норм радиационной безопасности, основанных на беспороговой концепции МКРЗ и НКДАР ООН (Публикация МКРЗ № 26, 1978).
Выявленные на системе in vivo новые характеристики радиационного АО могут найти практическое применение данного феномена в клинической практике, например, при радиационной терапии опухолей.
Результаты исследования модифицирующего действия различных антиоксидантов и индукции перекрестного АО малыми концентрациями Н2О2 позволяют сузить поиск начальных молекулярных событий при индукции АО, что является одной из фундаментальных проблем молекулярной биологии стресса. Кроме того, обнаружено новое возможное применение АО - использование его в качестве теста при скрининге пищевых биологически активных добавок.
Личный вклад соискателя. Основные результаты исследований, представленные в диссертации, получены и оформлены непосредственно автором работы в Группе цитогенетики ИТЭБ РАН. В проведении экспериментов также принимали участие сотрудники Группы цитогенетики. В работе
использовались теоретические концепции научного руководителя к.б.н. СИ. Заичкиной и научного консультанта чл.-корр. РАН В.Е. Балакина.
Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались на семинарах ИБХФ РАН, Лаборатории радиационной молекулярной биологии, Лаборатории регуляции пролиферации и гибели клеток ИТЭБ РАН, Лаборатории радиационной биохимии и клеточной биологии ИБК РАН, на 3-м Съезде по радиационным исследованиям (Москва, 14-17 октября, 1997), на VI международном симпозиуме «Урал атомный. Урал промышленный" (Екатеринбург, 22-24 сентября, 1998), 3-м Международном съезде «Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов растительного происхождения» (Санкт-Петербург-Пушкин, 29 июня-1июля, 1999), на 11-м Международном Конгрессе по радиационным исследованиям, ICRR'99 (Dublin, Ireland, 18-23 July, 1999), на сателитноом совещании "Biological effects of low dose radiation" (Cork, Ireland, 25-26 July, 1999).
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 9-ти статьях и 24-х тезисах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 102 стр., содержит 22 рисунка, 17 таблиц, состоит из введения, разделов, заключения, выводов и списка использованных источников, включающего 232 наименования.
