Лягушки подскажут? Оценить дозу радиации поможет кровь земноводных. - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Лягушки подскажут? Оценить дозу радиации поможет кровь земноводных.

При радиационных авариях, проведении высотных и космических полетов, использовании источников излучений и радиоактивных материалов в промышленных целях и в медицине сохраняется потенциальная возможность облучения живых организмов, поэтому по-прежнему актуальна оценка такого воздействия. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН изучают уровень повреждений ДНК в клетках человека и животных под воздействием ионизирующего излучения, а также веществ, имитирующих такое воздействие, например, перекиси водорода. Результаты их исследований опубликованы в последнем номере журнала Radiation and Environmental Biophysics.
Ионизирующее излучение – вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн или частиц. Источников ионизирующего излучения вокруг нас множество. Природные радионуклиды рассеянны в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды. А с развитием научно-технического прогресса появляется все больше искусственных источников ионизирующего излучения вокруг нас. Пущинские радиобиологи изучают, каким образом ионизирующее излучение повреждает ДНК разных животных и человека, как при этом происходит ее восстановление (репарация), как радиация влияет на стабильность геномов.
Среди различных методов регистрации повреждений ДНК все большее распространение получает метод “комета-тест” (метод ДНК-комет, comet assay), получивший свое название из-за формы клеток с поврежденной ДНК, которую наблюдают под флуоресцентным микроскопом. В процессе электрофореза под действием электрического тока разорванные петли ДНК вытягиваются и визуально напоминают форму кометы. Неповрежденная часть ДНК выглядит как голова этой кометы, за которой тянется хвост из разорванной ДНК. Щелочная версия метода позволяет выявить одно- и двунитевые разрывы, а также участки ДНК с поврежденными основаниями.
Пущинские исследователи провели сравнительные исследования уровня повреждений ДНК клеток из организмов, различающихся по радиочувствительности. Для этого были использованы ядросодержащие клетки из кровеносных систем мыши, лягушки и человека после воздействия на них рентгеновского излучения или перекиси водорода. Воздействие перекиси водорода подобно ионизирующему излучению: оно приводит к возрастанию уровня повреждений ДНК из-за атак активных форм кислорода. Все эксперименты ученые проводили в условиях in vitro. Кровь лягушки была взята для сравнения с кровью мыши и человека, поскольку лягушек рассматривают в качестве чувствительных индикаторов на загрязнение окружающей среды.
– Такие исследования необходимы для оценки экологических изменений при сравнении с уровнем повреждений ДНК аналогичных клеток животных, обитающих на загрязненных территориях, – рассказывает заведующая лабораторией радиационной молекулярной биологии ИТЭБ РАН, кандидат биологических наук Елена Кузнецова. – Тем более что кровь у представителей разных классов различается по форменным элементам, и неизвестно, как соотносятся у них уровни повреждений ДНК клеток крови”.
Традиционно человек считался наиболее чувствительным к воздействию радиации. Однако, к удивлению ученых, при работе с пробами биологического материала in vitro наибольшие повреждения ДНК регистрировались в клетках крови и селезенки мыши. С чем это связано? Оказывается, отдельные группы форменных элементов крови неоднородны по своей радиорезистентности, и их количество у разных биологических видов различается. Например, радиорезистентных лимфоцитов у мыши примерно на 10% больше, чем у человека, радиочувствительных – примерно на 30%. Но высокий уровень повреждений ДНК в клетках крови мыши по сравнению с человеком нельзя объяснить только некоторым преобладанием радиочувствительных лимфоцитов. Необходимо учитывать и другие факторы, например, работу антиоксидантной системы в клетке. Поскольку повреждающее действие ионизирующих излучений обусловлено в основном  активными формами кислорода, то эффективно уменьшить их воздействие могут химические модификаторы – антиоксиданты. Хорошо известным внутриклеточным радиопротектором является глутатион, уровень которого в спленоцитах мыши ниже, чем в лейкоцитах человека. Здесь необходимо пояснить, что селезенка мыши является активным кроветворным органом, продуцирующим все форменные элементы и ее клетки – выделенные спленоциты –  фактически форменные элементы разной степени зрелости. Большинство лейкоцитов мыши представлено лимфоцитами. Кроме того, в лимфоцитах человека присутствует другой антиоксидант –  аскорбат. Очевидно, что такие различия в уровне антиоксидантов  наряду с некоторыми особенностями обмена веществ также вносят существенный вклад в высокий уровень радиационно-индуцированных повреждений ДНК лейкоцитов крови мыши по сравнению с человеком.
Уровень повреждений ДНК лейкоцитов человека, как ни странно, оказался сопоставим с таковым у клеток крови лягушки, несмотря на разный клеточный состав. Среди клеток крови лягушки по численности преобладают ядросодержащие эритроциты. У человека же эритроциты не содержат ядер, и к ним не применим метод “комета-тест”. Сразу после облучения уровень повреждений ДНК клеток крови лягушки был сравним с таковым в лейкоцитах человека и почти не изменялся в течение некоторого времени после облучения. 
– Оказалось, что репарация ДНК в клетках крови лягушек сильно замедлена по сравнению с клетками грызунов или человека, что, по-видимому, обусловлено особенностями обменных процессов и видовой специфичностью ультраструктур клеток крови лягушек. И если вдруг случится авария, связанная с повышением уровня ионизирующего излучения, то вокруг места происшествия можно собрать земноводных и оценить дозы радиации по уровню повреждения ДНК в клетках их крови, – комментирует исследование Елена Кузнецова. 
Помимо такого возможного прикладного применения работа пущинских ученых имеет и фундаментальную значимость. Она показала, что уровень индуцированных повреждений ДНК в клетках крови соотносится не с видовой радиочувствительностью, а с составом клеточных популяций и их физиологическими особенностями.
Татьяна ПЕРЕВЯЗОВА

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2