Генетический эффект облучения

ГЛЛ в А V ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОБЛУЧЕНИЯ [c.104]

В течение последних двадцати лет большое количество работ было посвящено исследованию действия облучения на вещество. Исторически ситуация сложилась так, что многие наши представления в этой области основаны на экспериментальных данных, полученных для вещества в газообразном состоянии. Так как большинство применяемых с этой целью приборов (камера Вильсона, счетчики ионов) основано на обнаружении ионов, то наибольшее внимание в таких экспериментах уделялось явлениям ионизации и расщепления молекул и меньшее—явлениям потери энергии в результате простых процессов возбуждения, хотя в действительности при облучении возбужденных молекул создается приблизительно в два раза больше, чем ионизованных. В настоящей работе невозможно охватить все уже изученные аспекты этой очень сложной проблемы. За последние несколько лет появилось много обзоров [1, 2,21], которыми следует пользоваться при дальнейшем ознакомлении с вопросом. Вообще говоря, мы ограничимся здесь лишь рассмотрением вопросов, касающихся энергетики молекул, и совершенно оставим в стороне проблемы дозиметрии, влияния облучения на механические свойства вещества, цитологические и генетические эффекты облучения. Даже в этом случае приходится рассматривать еще очень широкую область явлений, так что необходимо чрезвычайно жестко ограничить круг подлежащих обсуждению вопросов. [c.197]

И В дальнейшем изучались все более интенсивно. Первые исследователи не имели почти никакого представления о летальном действии излучений высокой энергии, и. многие из них в результате этого трагически погибли. В настоящее время мы осознаем всю опасность прямого действия излучений и еще более коварных генетических эффектов, вызываемых облучением, но, несмотря на многочисленные исследования, мы до сих пор не можем даже сказать, что находимся на пороге понимания этих эффектов. В последней главе мы обсудим некоторые наиболее важные химические аспекты этих исследований. [c.9]

В случае действия излучения на клеточные ядра, особенно при генетических эффектах, мы находимся, по-видимому, несколько ближе к объяснению этих явлений доказана чувствительность молекулы нуклеиновых кислот к прямому действию излучения. Этого уже достаточно для объяснения наблюдаемых эффектов. Однако до сих пор далеко не все придерживаются того мнения, что это действие является прямым. Более того, самый наглядный результат облучения, разрыв хромосом, является слишком сложным явлением, чтобы его можно было удовлетворительно объяснить на основании современных представлений. Таким образом, и в этой области еще многое следует сделать. [c.262]

Если первичное лучевое поражение затронуло генетический аппарат клетки, то симптомы этого поражения будут прежде всего обнаруживаться в клетках, которые характеризуются интенсивным делением. К этой категории относятся клетки костного мозга. Так как они ответственны за образование лейкоцитов, то нет ничего удивительного в том, что одним из первых признаков лучевой болезни служит понижение числа лейкоцитов в крови. Как только для других клеток, характеризующихся менее интенсивным делением, придет время делиться, последствия лучевого поражения проявятся и здесь, и функциональное состояние ткани, в состав которой входят эти клетки, окажется нарушенным. Конечно, при больших дозах эффект облучения может одновременно проявляться во многих клетках самых различных частей организма. [c.468]

Возникновение структурных изменений хромосом под влиянием облучения спермиев дрозофилы и пыльцы кукурузы было кратко описано в гл. V в связи с генетическими эффектами, появляющимися вместе с этими изменениями. [c.147]

Фенотипические характеристики облученных популяций человека. Кроме сомнительных с этической точки зрения экспериментов на добровольцах, прямая оценка генетических эффектов радиации может быть получена только при облучении людей либо с терапевтическими целями, либо в результате аварии. В случае лечебных процедур оценки доз, как правило, довольно точны, однако число облучаемых индивидов невелико и отбираются они в результате обнаружения у них различных заболеваний. При терапевтическом воздействии радиация обычно применяется в виде нескольких очень высоких доз, а профессиональное облучение характеризуется низкими дозовыми мощностями. В случае аварий оценка дозы может быть очень неточной, однако дозы и дозовые мощности, как правило, высоки. [c.244]

Однако факт остается фактом соотношение полов является неудовлетворительной мерой генетических эффектов радиации, поскольку испытывает влияние множества других переменных, таких как возраст родителей и общие условия жизни. Данные исследований по изучению последствий облучения, несмотря на громадные затраты времени и человеческих сил, дали хотя и наводящие на размышления, но не [c.246]

Все радиобиологические эффекты, вызываемые ионизирующими излучениями у различных видов живых существ, мог)пг быть подразделены на стохастические и нестохастические. Стохастические эффекты характеризуются линейной беспороговой зависимостью вероятности их появления от дозы ионизирующего излучения. При этом от величины дозы зависит частота рассматриваемых событий, а не их тяжесть. К таким эффектам относятся генетические последствия облучения и радиационный канцерогенез. Нестохастические эффекты имеют пороговую (сигмоидную) зависимость от дозы, причем с дозой связана как вероятность эффекта, так и его тяжесть. Примерами нестохастических эффектов являются лучевая болезнь, сокращение продолжительности жизни, смертность, индуцированные радиацией пороки развития, поражение иммунной системы. Следует заметить, что механизмы возникновения стохастических и нестохастических эффектов совершенно различны, поэтому при оценке рисков появления этих эффектов в результате облучения недопустимо их объединение. В этой книге мы будем рассматривать преимущественно стохастические эффекты радиаций. [c.152]

Промежуточное место между соматическими и генетическими повреждениями занимают эмбриотоксические эффекты (пороки развития) — последствия облучения плода. Плод весьма чувствителен к облучению, особенно в период органогенеза. Особенно чувствительным является мозг плода, поскольку в этот период происходит формирование коры. Радиочувствительность плода к отдаленным последствиям облучения в 10-300 раз больше по сравнению со взрослым организмом. [c.37]

Ограничение облучения населения (категория В) определяется возможным возникновением отдаленных эффектов и генетических последствий и регламентируется Министерством здравоохранения СССР. Нормами радиационной безопасности установлены допустимые значения основных дозовых пределов для категорий А и Б в зависимости от группы критических органов, облучение которых в данных условиях причиняет наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства (табл. 2). [c.127]

Возможная биологическая интерпретация кривых доза — эффект , наблюдаемых в экспериментах с клетками, могла бы основываться на представлении о широкой индивидуальной вариабельности радиочувствительности. Действительно, фармакологам хорошо известно, что S-образные кривые доза — эффект , получаемые при действии ядов на животных, связаны с их различной индивидуальной устойчивостью к действию токсического агента. Вплоть до некоторой пороговой дозы все животные переносят действие яда ори концентрациях, превышающих пороговые, резко возрастает доля погибших особей и при некоторой дозе яда 100% животных гибнут. Чем меньше выражены индивидуальные различия, тем круче наклон кривой доза — эффект . Однако такое объяснение в случае радиационного воздействия малоубедительно. Во-первых, трудно представить, что внутри генетически однородной популяция клетки в десятки тысяч раз различаются по устойчивости к облучению. Во-вторых, на кривых доза — эффект отсутствует четкий порог как угодно [c.121]

Наряду с генетически детерминированными различиями в устойчивости к радиации радиобиологам хорошо известны и активно исследуются явления искусственно модифицированной радиочувствительности. Изменяя газовый состав атмосферы и температуру во время облучения, замораживая объекты или изменяя содержание воды в них, удается значительно изменить х устойчивость к радиации. Кроме того, обнаружен широкий спектр химических воздействий, способных усилить или ослабить действие радиации иа организмы. Подробнее об этих эффектах говорится в последующих разделах. [c.156]

Результаты этих популяционных экспериментов могут получить оптимистическую и пессимистическую интерпретацию. Оптимист может заключить, что даже длительное облучение очень высокими дозами не вызывает большого числа генетических повреждений. Почти все индуцированные мутации элиминируются во время мейоза или приводят к смерти зигот и эмбрионов на ранних стадиях развития. Однако такие эффекты не должны иметь очень большого значения для популяций человека. Пессимист может возражать против экстраполяции данных, полученных на животных, приносящих более одного детеныша в помете, на людей. Он может доказывать, что случаи смерти эмбрионов и новорожденных, зафиксированные в этих экспериментах, свидетельствуют о том, что облучение человеческих популяций приве- [c.238]

При оценке ожидаемых генетических эффектов облучения в первом поколении экспертами НКДАР, как следует из таблицы 6.4 (стр. 152), произведен расчет в отношении не всех категорий естественной генетической отягощенности человека, а только их части доминантных и сцепленных с Х-хромосомой, рецессивных и хромосомных болезней. Их суммарная ожидаемая частота в первом поколении составляет 17 во втором поколении — 14 и в равновесном состоянии — 120 случаев на 1 млн. новорожденных при дозе 0,01 Зв. Нетрудно установить, что категории болезней, по которым [c.168]

Подобные генетические эффекты получаются и под влиянием радиоактивного распада Р , если ввести горячий фосфор в хромосому Hfr, Подвергнуть клеткп конъюгации и, заморозив их, дать распасться фосфору уже в зиготе (а не в донорной клетке Hfr до конъюгации, как это проделывалось в рассмотренном ранее опыте). Как и в опыте с ультрафиолетовым облучением клеток Hfr, раснад Р нарушает связи между близкими локусами и приводит к возрастанию вероятности рекомбинации между близкими маркерами. Опыты с радиоактивными зиготами позволяют определить время копирования , в течение которого внутри материнской клетки образуется дочерняя хромосома. Ясно, что если заморозить зиготы не сразу после конъюгации, а после некоторого периода развития, в течение которого происходила редупликация хромосомы, то дальнейший распад Р уже не будет влиять на образование дочерних клеток со свойствами рекомбинантов. Опыт показывает, что иримерно после 40—60 мин. от начала конъюгации дочерняя хромосома уже образована и последующий распад Р в зиготе не оказывает действия на судьбу будущей дочерней клетки. Следовательно, время редупликации хромосомы у рекомбинанта порядка 40—60 мин. (в обычных условиях культивации бактерий). При этом время деления бактерий гораздо меньше, так как бактериальная клетка многоядерпая, и те ядра, которые пе получили отрезка мужской хромосомы, продолжают редуплицироваться нормально, в то время как оплодотворенное ядро задерживается в развитии. [c.342]

Сразу же возникает вопрос есть ли какое-либо оправдание для употребления при обсуждении такого рода опытов термина доминантные летали , предполагающего наличие генетического эффекта, и не представляет ли собой наблюдаемый эффект физиологическое действие на сперму, не затрагивающее специфически гены или хромосомы. Однако некоторые соображения (Мёллер, 1940) говорят в пользу того, что в данном случае имеет место генетический эффект. Во-первых, спермий почти целиком состоит из хроматина, причем объем головки приблизительно равен сумме объемов содержащихся в ней хромосом (принид1ая за объем хромосом тот объем, который они занимают, находясь в состоянии наибольшей конденсации — в метафазе мейоза). Таким образом, действие излучений на спермий вряд ли сводится к действию на цитоплазму или ядерный сок. Во-вторых, количество (%) самок, вылупившихся из яиц, оплодотворенных облученной спермой, меньше, чем самцов, откуда следует, что спермии, несущие Х-хромосому, чувствительнее спермиев, несущих У-хромосому. Если действие облучения на хромосомы сводится к генетическому [c.129]

В результате обширных работ Стадлера и его сотрудников имеется довольно много данных о генетическом эффекте, возникающем при облучении ультрафиолетовыми лучами пыльцы кукурузы, и о различиях между эффектами, производимыми рентгеновыми и ультрафиолетовыми лучами . Пыльцу наносят одним слоем и облучают сверху. После облучения ею опыляют растение кукурузы. Семена кукурузы просматривают и, если нужно, высеивают для получения растений первого поколения (/= J. Во время облучения пыльцевое зерно содержит два гаплоидных ядра, которые также называют спермиями. Когда они входят в зародышевый мешок (до оплодотворения мешок содержит восемь гаплоидных ядер, которые появлялись в результате трех последовательных делений одного ядра, возникавшего после мейоза), одно из этих ядер-спер-миев сливается с ядром яйцеклетки и образуется диплоидная зигота, которая путем размножения дает зародыш, или эмбрион, семени, а затем — растение Fj. Второе ядро-спермий сливается с двумя другими гаплоидными ядрами ядра слияния) и образует триплоидное ядро, которое путем размножения развивается в эндосперм — богатую крахмалом ткань, составляющую основную массу семени, но не сохраняющуюся в растении [c.143]

Облучение может вызывать генетический эффект в любом из двух ядер-спермиев. Доминантная деталь, возникшая в том спермии, который сливается с вторичным ядром зародышевого мешка, дает в результате маленькое семечко, имеющее нормальный эмбрион, но ненормальный эндосперм. Доминантная леталь, возникшая в том спермии, который сливается с ядром яйцеклетки, приводит к возникновению семени без зародыша, что удается обнаружить при просмотре семян. Видимые мутации, возникшие в этом спермии, могут быть обнаружены в результате высева семян тогда любая доминантная мутация обнаружится при просмотре растений F , а рецессивные видимые мутации [c.143]

Главный интерес опытов с ку курузой состоит в том, что обнаружен ряд отличий в действии ультрафиолетовых и рентгеновых лучей. Поскольку дозы ультрафиолетовых и рентгеновых лучей выражены в несравнимых единицах, нельзя сравнивать количество мутаций, возникающих на единицу дозы при том и другом типе облучения, и поэтому сравнение основывается на качественных различиях и на различиях в относительной частоте разных типов генетических эффектов. Перечислим эти различия. [c.144]

У самок, которые во всех группах жили дольше, чем самцы, сокращение продолжительности жизни наблюдалось, по-видимому, лишь при облучении в дозе 125 р. Средняя пр0Д0лжительн01Сть жизни животных этой группы 21,7 месяца, а контрольных — 24,2 месяца. Другие различия в продолжительности жизни были сомнительными. Поверхностные опухоли раньше появлялись у самок в группах, облученных в дозах 25 и 125 р. Применявшиеся дозы были ниже пороговых в отношении поседения волос. При дальнейшем подразделении восьми групп животных по полу, дозе облучения и происхождению (причем образовалось 48 подгрупп) был выявлен генетический эффект на продолжительность жизни. Самец-производитель в большей степени влиял на продолжительность жизни его потомства, чем облучение. [c.451]

Что касается генетической опасности ионизирующей радиации, то появляется все больше данных о том, что многие мутации молут иметь небольшое доминантное вредное действие, которое для популяции может оказаться более тяжелым, чем смертельное влияние гомозиготных мутаций (Russel, Russel и Oakberg [2]). Поэтому при любой попытке оценить генетический эффект ионизирующей радиации вообще чрезвычайно важно получить данные о ближайшем помете облученных животных для того, чтобы определить характер вредных доминантных факторов. Весьма важно также применить близкородственное и случайное скрещивание, так как проявление рецессивного и доминантного генов можно опреде- [c.474]

В этой монографии предпринята попытка обобидить материалы по названным вопросам. Естественно, что в связи с характером основной проблемы п иводятся результаты исследований, выполненных в первую очередь на животных с облучением преимущественно нейтронами деления или быстрыми нейтронами разной энергии. Главное внимание уделено тем сторонам биологического действия нейтронов, которые особенно важны для химической защиты. Физические основы взаимодействия нейтронов с биологическими объектами, дозиметрии нейтронов и техники радиобиологического эксперимента затронуты лишь в той степени, в какой это необходимо для анализа основных сторон проблемы, поскольку они детально разобраны в монографиях М. И. Шаль-нова (1960), Б. М. Исаева и Ю. И. Брегадзе (1967), М. Ф. Юдина и В. И. Фоминых (1964). Не рассматриваются и генетические эффекты нейтронного облучения, так как они были предметом изучения в книге Н. А. Троицкого, Н. В. Турбина и М. А. Арсеньевой (1971). [c.4]

Поскольку не существует достоверных данных о генетических эффектах, вызываемых излучением у человека, единственный способ оценивать генетическую опасность облучения для человека - это делать разные допущения, основанные на выводах, полученных в опытах с лабораторными животными. Измеренную частоту мутаций на единицу дозы облучения можно затем сравнить с естественной частотой генетических заболеваний у человека. В табл. 7.1 приведены данные 1977 г. Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) при ООН о спонтанной частоте разного рода генетических заболеваний у человека. [c.100]

Под генетическими рисками облучения человека понимают ожидаемые генетические эффекты у потомков облученных людей — у детей, внуков, правнуков и Т.Д. Для того, чтобы оценить эти эффекты в первых поколениях после воздействия излучений используют подходы, основанные на применении двух методов метода удваивающей дозы и прямого метода. Метод удваивающей дозы базируется на определении дозы, вызывающей такой же генетический эффект, какой наблюдается в результате естественного мутационного процесса (удваивает его). При применении этого метода надо иметь в виду, что уровень естественного мутационного процесса в популя- [c.167]

Ограничение облучения населения (категория В) определяется возможным возникновением отдаленных эффектов и генетических последствий и регламентн" руется хМинистерством здравоохранения СССР. Нормами радиационной безопасности установлены допустимые значения основных дозовых пределов для категорий А и Б в зависимости от группы критических [c.91]

Практически все эффекты, обсуждавшиеся до сих пор, вероятно, можно объяснить гибелью клеток, но такие эффекты, как лейкемия и другие виды рака, несомненно зависят прямо или косвенно от образования клеток с устойчиво измененным генетическим типом. Boone [а] зарегистрировала возникновение лейкемии и сокращение продолжительности жизни у нескольких штаммов мышей, подвергавшихся фракционированному или непрерывному облучению с продолжительностью от [c.40]

Вопрос о профилактическом и лечебном использовании ДНК при лучевом воздействии сложен. Эффекты применения препаратов ДНК не всегда однозначно воспроизводятся, нет единодушного мнения о значении полимерности и генетической близости ДНК доноров и реципиентов для ее активности. Поэтому большой интерес представляют эксперименты на менее сложных системах, чем организм млекопитающих. Такие эксперименты выполнены на дрожжах. Полученные результаты показали, что при облучении дрожжей Sa haromy es vini нейтронами в горизонтальном канале реактора не только изологичная, но и гомологичная и даже гетерологичная ДР1К оказывает радиозащитное влияние (табл. 66). [c.192]

С открытием мутагенного действия излучений многие радиобиологи перешли, к изучению единичной реакции дискретных биологических структур (генов, хромосом) на радиационное воздействие. В это же время значительно совершенствуются методы дозиметрии излучений, вводится и онизационая единица дозы — рентген. Появляется возможность количественного анализа биологического действия излучений, основанного на выяснении зависимости между наблюдаемым биологическим эффектом и дозой радиации, поглощенной изучаемой системой. Такие эксперименты проводились не только на ядерных наследственных структурах, но и на клонах клеток, вирусных частицах, препаратах ферментов. Результаты, полученные в точных количественных опытах, свидетельствовали о вероятностном характере проявления единичной реакции объекта в ответ на облучение в данной дозе радиации. Иначе говоря, при облучении однородных объектов (клетки одного клона, молекулы одного типа и т. д.) наблюдали, что при любой малой дозе радиации некоторое число объектов оказывается пораженным, а другие сохраняют исходные свойства при самой большой дозе радиации небольшая доля объектов все еще остается непораженной. Кривые доза — эффект в этих случаях имели экспоненциальный характер и надежно экстраполировались к нулевой точке. Обнаруженный эффект нельзя было объяснить ес-. тественной вариабельностью речь шла о генетически однородных клетках и вирусных частицах или молекулах одного типа. Его трактовка потребовала привлечения фундаментальных физических концепций, прежде всего представлений о вероятностном характере поглощения энергии излучений, о дискретной природе частиц, составляющих ионизирующие излучения, о физически микро-гетерогенной организации биологических структур. [c.9]

Обнаруженный в строгих количественных экспериментах ха рактер зависимости биологического эффекта от дозы облучения трудно объяснить, оставаясь в рамках только бирлогических закономерностей, т. е. исходя лишь из особенностей объекта (клетки, вируса нли фермента). Отсутствие нижнего порога на кривой доза—эффект означает, что в пределах Генетически однородной популяции существуют объекты, которые гибнут при самых малых дозах, тогда как другие выживают при действии огромных доз облучения. Естественная вариабельность (минималь- [c.46]

Высказанные выше соображения касались механизмов развития начального радиационного поражения. Последнее десятилетие ознаменовалось крупнейшим открытием не только для радиационной биологии, но и для молекулярной биологии в целом. Доказано существование ферментативных систем, способных репарировать начальные радиационные повреждения генетического аппарата клетки. Изучение биохимических механизмов репаративных процессов показало, что облученные клетки способны выщеплять поврежденные азотистые основания, воссоединять разрывы полинуклеотидных цепей ДНК. Постепенно перед исследователями начинает развертываться сложная картина борьбы облученной клетки за выживание и сохранение нативных свойств путем активации репарирующих систем. Эти идеи привели к существенной трансформации представлений о характере действия ионизирующей радиации на клетку. Если на заре развития радиобиологии предпочтение отдавалось статичным моделям, которые рассматривали гибель клетки как результат простого поражения гипотетических субклеточных мишеней, то для современного периода характерен динамический подход, который в целом соответствует представлениям динамической биохимии и биофизики. Становится общепринятым рассмотрение радиобиологического эффекта как результата интерференции двух противоположно направленных процессов — развития начального радиационного поражения и его элиминации за счет функционирования репарирующих систем. Основываясь на этом, Хуг и Келлерер предложили в качестве общей теории действия ионизирующих излучений на клетку стохастическую гипотезу . Она базируется на представлениях о том, что случайные и диффузно расположенные акты ионизации и возбуждения только в редких и маловероятных случаях однозначно приводят клетку к гибели. На эту стохастику первого порядка должна накладываться стохастика более высоких порядков , которая определяется динамической нестабильностью жизненных процессов, способных элиминировать или усиливать начальное радиационное повреждение. Разработанный авторами математический аппарат позволяет формально оценить вероятность перехода повреждения с одного уровня на следующий (развитие повреждения) или обратного перехода, связанного с восстановлением радиационного повреждения. Предложенные математические модели позволили Хугу и Келлереру получить семейство дозных кривых, хорошо согласующихся с наблюдаемыми в реальных экспериментах на клетках. Это послужило важным критерием приложимости динамических моделей для объяснения радиобиологических феноменов. [c.135]

Для выявления механизмов действия радиации на многоклеточные организмы большое значение имеют исследования на клеточном и субклеточ1Ном уровне. Репродуктивная и интерфазная гибель клеток лежит в основе дегенерации и атрофии различных органов и тканей. Поражение субклеточных структур и нарушение обмена веществ в отдельных клетках оказывает выраженное влияние на функционирование целостного организма и поддержание го гомеостаза. В то же время очевидно, что реакция слож1Юго организма на радиационное воздействие не сводится к простой сумме клеточных и субклеточных эффектов. Возникающие изменения взаимосвязаны, затрагивают весь организм как целое, могут опосредоваться за счет особых механизмов, присущих только таким сложным и высокоийтегрированным системам, какими являются многоклеточные организмы. В настоящее время, несмотря на обилие фактического материала, радиобиологией все еще не подучен однозначный ответ на вопрос о ведущих механизмах поражающего действия радиации на отдельные клетки и тем более на многоклеточные организмы. Большинство современных исследований направлено на выявление причин генетически детерминированных различий в радиочувствительности организмов, на изучение механизмов модифицированной устойчивости биологических объектов к действию радиации, на расшифровку первичных и начальных физико-химических процессов, протекающих после облучения. [c.151]

Накопление сведений о различных химических агентах, способных вызывать лучевой токсический эффект, выдвигает на первый план исследования, посвященные анализу последовательности событий, приводящих к накоплению радиотоксннов в облученном организме и выяснению вклада каждого из образующихся токсических веществ в общую картину лучевого поражения. О важности таких исследований писал еще в 1954 г. Б. Н. Тарусов, предложивший разделить токсические агенты на первичные и вторичные по времени их образования и характеру биологического действия. В 1966 г. Л. М. Кузин отмечал, что для понимания начальных, пусковых механизмов радиобиологических эффектов особое значение приобретают исследования первичных радиотоксинов, т. е. веществ, индуцируемых облучением и способных реагировать с молекулами ДНК, нарушая их структуру и генетический код, воздействующих на бпологические мембраны и изменяющих характер ферментативных реакций. Согласно этим предположениям первичные радиотоксины — это группа веществ, способных вызывать множественные повреждения в облученном [c.215]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология