CC BY
14
каким-либо образом (кроме корреляции) действие их друг от друга не представлялось возможным. Этот факт обусловливает необходимость дальнейшего изучения значения магния с целью определения возможности его использования для профилактики накопления Sr90.
Выводы
1. Потребление высокоминерализованной воды (жесткость 19,8 мг/экв/л) вызывает существенное и достоверное снижение уровней накопления Sr90 у людей в натурных условиях.
2. Связь между потреблением кальция и магния с рационом (в пределах наблюдаемых диапазонов) и уровнями накопления Sr90 в скелете носит обратный и почти пропорциональный характер.
ЛИТЕРАТУРА
Кармаева А. Н., Книжников В. А., Марей А. Н. и др. В кн.: Распределение и биологическое действие радиоактивных изотопов. М., 1966, с. 167.
Поступила 4/V 1970 г
THE ROLE OF THE MINERAL COMPOSITION OF DRINKING WATER IN THE ACCUMULATION OF Sr»" IN BONE TISSUES OF THE ADULT POPULATION
A. N. Sukhomlina, P. V. Ramzaev
The accumulation of Sr80 in the adult population was studied in three southern districts of the country with various content of calcium and magnesium salts in the drinking water. The bone tissues of people, who consumed large amounts of calcium and magnesium, contained less accumulated Sreo than those of people from the other two regions. The data obtained point to a possible protective role of highly mineralized hard water against Sr90 accumulation in man.
УДК 614.73.546.29
О РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКОМ ЗНАЧЕНИИ ПРИРОДНОГО УГЛЕРОДА-14
Проф. С. Н. Александров, канд. хим. наук Д. К■ Попов, Н. К. Стрельникова
Институт радиационной гигиены, Ленинград
Нормами радиационной безопасности установлена среднегодовая допустимая концентрация С14 в атмосферном воздухе — 1,2-10"' мккюри/мл. Это значение относится только к С14, находящемуся в составе СОа. Содержащийся в молекуле углекислого газа С14 попадает в организм человека через легкие и откладывается преимущественно в жировой ткани. Однако благодаря фотосинтетической деятельности растений С14 может быть включен в состав биологически важных соединений, которые через пищевую цепочку попадают в организм человека. В этом случае распределение С14 в организме будет отличаться от распределения этого изотопа, наблюдаемого при попадании С14 в организм человека в составе С02.
Так, нуклеозиды растений, содержащие в своем составе С14, могут быть использованы при построении нуклеиновых кислот клеток человека. При включении С14 в основную структуру наследственной информации — в ДНК биологическое действие может быть осуществлено не только за счет облучения клетки р-частицами, испускаемыми при распаде С14, но также и в результате радиохимического превращения С14 в 1М14 (так называемого трансмутационного эффекта). Таким образом, изучение значимости трансмутационного эффекта в общем биологическом действии изотопов мо-
жет дать ответ на вопрос о том, нужно ли при нормировании радиоактивных изотопов учитывать биохимические свойства соединений, в составе которых находится изотоп, или достаточно ограничиться сведениями о радиохимических свойствах последнего, путях его поступления и связанного с этим накопления, распределения и т. д.
Из 5 элементов, входящих в структуру ДНК (углерода, кислорода, фосфора, водорода и азота), только фосфор, углерод и водород имеют биологически значимые радиоактивные изотопы.
Изучению биологической значимости трансмутационных превращений рзг в g32j Qi4 в JSJ14 и H3 в Не3 посвящено значительное количество работ (Г. Плученник; Strauss; Bond и Feinendegen). Чаще всего, особенно в ранних исследованиях, авторы сравнивали биологическое действие названных изотопов, которые являются ^-излучателями, с биологическим действием внешнего уоблучения. Наблюдавшуюся повышенную мутагенную эффективность Н3, С14 и Р32 по сравнению с действием внешнего •у-облучения авторы объясняли трансмутационным превращением названных изотопов. Однако такое сравнение недостаточно правомерно, ибо разница в биологическом действии р- и у-облучения может быть связана и с неодинаковой плотностью ионизаций, вызываемых этими видами излучений.
Наиболее убедительными являются исследования, в которых сравнивалось биологическое действие изотопов, включенных в ДНК, и биологическое действие тех же изотопов, но находящихся во внешнем по отношению к ДНК положении. Такое избирательное включение изотопов достигалось путем использования различных соединений, меченных одним и тем же изотопом (McQuade и Friedkina).
Было найдено, что при введении в Allium cera тимина и тимидина, меченных С14, биологическое действие этого изотопа различно. Известно, что тимидин в процессе удвоения хромосом включается в структуру ДНК, тогда как экзогенный тимин в синтезе ДНК не используется. Таким образом, С14, введенный с тимином, становится источником облучения клетки Р-частицами, тогда как С14, введенный с тимидином, кроме радиолиза р-частицами может вызывать биологический эффект и в результате трансмутационного превращения в N14.
Для экстраполяции на человека сведений о биологической значимости трансмутационного превращения радиоизотопов, находящихся в структуре ДНК, необходимо значительное число экспериментов, выполненных на организмах различной сложности.
Мы ставили своей целью изучить мутагенную эффективность С14, введенного в клетки дрожжей в составе тимина и тимидина.
Работа выполнена на гаплоидном штамме дрожжей Sacch. cerevisiae из коллекции лаборатории генетики микроорганизмов кафедры генетики и селекции Ленинградского государственного университета. Клетки использованного в работе штамма нормально развиваются только на питательной среде, содержащей гистидин, аденин и метионнн. Приобретение клетками способности к самостоятельному синтезу гистидина (гистидин-незавнсимостн) служило мерой мутагенной эффективности С14.
С14 вводился в клетки дрожжей в составе тимина и тимидина. Концентрация С14, инкорпорированного в клетке, определялась путем измерения радиоактивности известного числа клеток счетчиком с геометрией 4я.
По методике, предложенной Е. Н. Сокуровой, определялась концентрация С14 в ДНК клетки в случае введения этого изотопа с тимином и тимидином. При введении С14 в клетку в составе тимина радиоуглерод в ДН К не обнаруживался. При введении в клетку тимидина, меченного С14, 30% введенной активности локализовались в ДНК-
Указанные измерения позволили выразить дозу в распадах на ДНК. Понятно, что величина трансмутацконного эффекта должна быть связана с числом актов распада, происходящих в ДНК, и не зависит от энергии излучения.
Зависимость биологического эффекта от числа распадов в клетке С14, введенного в составе тимина и тимидина, показана на рисунке.
Кривая 1 иллюстрирует частоту встречаемости гистидиннезависимых клеток, возникших в результате биологического действия тимидина, меченного С14. Кривая 2 представляет собой биологическое действие тимина,
64
27—1
меченного С14. При построении кривых У и 2 учитывалось биологическое действие тимина и тими-дина без метки.
Из рисунка видно, что С14, введенный в клетку в составе тимидина и вследствие биохимических особенностей этого соединения включенный в ДНК, оказывает достоверно большее мутагенное действие, чем С14, введенный в составе тимина. В диапазоне доз до 0,1 расп1кл биологическое действие определяется главным образом трансмутацией С14 в Мм.
Зависимость величины трансмутационного эффекта от числа актов распада С14 в ДНК клетки представлена на рисунке кривой 3, полученной при вычитании численных значений кривой 2 из кривой /. Как видно из рисунка, в диапазоне доз до 0,03 расп/ДНК величина трансмутационного эффекта линейно зависит от дозы. Предполагая неизменность линейной зависимости трансмутационного эффекта от дозы, создаваемой природной концентрацией С14 во внешней среде, можно оценить вклад трансмутационного превращения этого изотопа в частоту спонтанных мутаций, регистиру-емых в дрожжах как возникновение гистидин-независимости.
По данным М. Эйзенбада, до 1953 г. в атмосфере содержалось 7,5 X X Ю-12 кюри С14 на 1 г стабильного углерода. Известно, что концентрация С14 в организме животных и человека равна прошлогодней концентрации этого изотопа в растениях. Таким образом, концентрация естественного С14 в клетках дрожжей, выращенных на синтетической питательной среде с добавками животного и растительного происхождения, будет составлять: 5- 10-11х0,003 х0,4х7,5- 10~1а=4,5-10~25 кюри!ДНК, где 5-Ю"11— вес клеток (в г) (Г. Плученник); 0,003—доля ДНК от веса клетки (Е. Н. Сокурова); 0,4—содержание углерода в ДНК (Дэвидсон); 7,5Х X 10"12 — концентрация С14 в 1 г С12 (М. Эйзенбад).
При концентрации С14, равной 4,5-Ю-26 кюри!ДНК, в суточной культуре произойдет 1,4-Ю-9 расп/ДНК клетки. В эксперименте найдено, что 0,03 расп/ДНК вызывают появление мутантных клеток. Тогда при дозе 1,4-10"* расп/ДНК в популяции будет обнаружено 2-10~12 мутантных клеток.
Спонтанная частота возникновения гистидин-независимости равна примерно 1-Ю"10 (Н. П. Арман и О. Б. Кузнецова). Таким образом, естественное присутствие С14 в ДНК клеток дрожжей может обеспечить за счет трансмутационного превращения около 2% всех спонтанных мутаций изученного признака.
Известно, что после 1959 г. концентрация С14 в атмосфере за счет ядерных испытаний начала возрастать и увеличилась вдвое по сравнению с 1953 г. (М. Эйзенбад). Вследствие этого теперь частота спонтанных мутаций, вызванных С14, локализованным в ДНК клетки, возросла вдвое и составляет около 4%.
Трудно оценить биологическое значение для человека установленной НРБ-69 нормы предельного содержания С14 в С02 воздуха для всего населения, которая в 300 раз превышает сегодняшнюю концентрацию С14 в атмосфере.
На основании выполненного эксперимента можно лишь сделать вывод о том, что биологическая значимость трансмутации С14 в N1" в ДНК дрожжевых клеток достаточна высока. Более того, при дозах до 0,1 расп/кл, соответствующих 0,2 рад, биологическое действие С14 определяется пре-
Биологическое действие С14, введенного в клетки в составе тимина и тимидина. Пояснения в тексте.
3 Гигиена и санитария № 3
65
имущественно трансмутационным превращением, происходящим в ДНК. Таким образом, мутагенное действие С14 зависит от локализации этого изотопа в клетке, которая в свою очередь связана с биохимическими свойствами соединений, в составе которых С14 попадает в клетку.
Выводы
1. Локализация С14 в клетках дрожжей зависит от биохимических свойств соединений, в составе которых этот изотоп вводится в клетки.
2. С14, включенный в ДНК клеток дрожжей, вызывает биологический эффект, значительно превышающий биологическое действие р-частиц, испускаемых этим изотопом. $ Наблюдавшийся в эксперименте эффект связан с трансмутацией С14 в N14 в молекуле ДНК клеток дрожжей.
3. Необходимы эксперименты с целью выяснения биологической значимости трансмутационного эффекта для высших животных.
ЛИТЕРАТУРА
Арман Н. П., Кузнецова О. Б. Докл. АН СССР, 1966, т. 168, № 4, с. 929 — Плученник Г. Генетика, 1965, № 5, с. 19.— Плученник Г. Там же, 1966, № 5, с. 125,— СокурсГва Е. Н. Биохимия, 1967, в. 6, с. 1134.— Э й з е и -бад М. Радиоактивность внешней среды. М.р 1967.— Bond V. P., Feinende-gen L. М., Hlth Phys., 1966, v. 12, p. 1007.— Дэвидсон Дж. Биохимия нуклеиновых кислот. М., 1968.— McQuade Н. A., F г i е d k i n а М., Exp. Veil. Res., 1960, v. 21, p. 118.—Strauss В. S., Radiat. Res., 1958, v. 8, p. 234.
Поступил» 18/V 1970 r.
RADIATIONAL-HYGHIENIC SIGNIFICANCE OF NATURAL CARBON-14 S. N. Aleksandrov, D. K- Popov, N. K. Strelnikova
The authors studied the biological action of C14 introduced into yeast cells in the form of thymine and thymidine. It was shown that when Ct4 was introduced into cells in the form of thymidine the isotope was included into DNA and produced a greater biological effect than the introduction of C14 labelled thymine that was not included into DNA of the cell. Consequently, a conclusion is made on the biological significance of C14 in N14 transmutations taking place in the DNA cells. Estimations carried out on the basis of the experimental data obtained show that natural concentrations of C14 in the atmosphere provide 4 per cent of spontaneous mutations of the investigated properties of the yeast cells.
