Проблема ко-мутагенеза при действии малых доз ионизирующей радиации Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Пилипчук Е.П.1, Дёмина Э.А.2 ©

1Аспирант; 2д.б.н., в.н.с. отдела радиобиологии и экологии, Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е.Кавецкого НАН Украины

ПРОБЛЕМА КО-МУТАГЕНЕЗА ПРИ ДЕЙСТВИИ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ

РАДИАЦИИ

Аннотация

Статья посвящена влиянию ко-мутагена аскорбиновой кислоты на образование радиационно-индуцированных аберраций хромосом в культуре лимфоцитов человека. Ко-мутагенный эффект проявляется при относительно высоких концентрациях аскорбиновой кислоты и облучении в малых дозах.

Ключевые слова: ко-мутагенез, малые дозы гамма-облучение, аскорбат. Keywords: co-mutagenesis, low doses of y irradiation, ascorbic acid.

Несмотря на прогресс, достигнутый в экспериментальной и теоретической биофизике [1-6], до сих пор существует объективная неопределенность в оценке характера влияния физических и химических факторов на геном человека, наиболее чётко проявляющая при их последовательном действии [7]. К химическим агентам относят не только мутагены, но и ко-мутагены, которые, не проявляя собственных мутагенных свойств, существенно усиливают эффекты мутагенов [8,9]. До настоящего времени не исследована проблема ко-мутагенеза при действии в широком диапазоне доз [10]. После Чернобыльской катастрофы, а также неблагоприятных техногенных событий в Японии (Фукусима) интерес исследователей все более смещается в сторону изучения эффектов малых доз ионизирующей радиации (ИР). Установлено, что ИР в малых дозах может обусловить дестабилизацию генома человека, а также злокачественную трансформацию клеток [11]. С учётом выше изложенного актуальным является изучение проблемы комбинированных эффектов ИР и ко-мутагенов. Особую опасность представляет воздействие медицинских препаратов с ко-мутагенным эффектом [12]. Научно-практическое значение может иметь исследование явления ко-мутагенеза при

действии малых доз ИР и наиболее распространнёного в медицинской практике препарата -аскорбиновой кислоты (АК), которая является "сигнальной молекулой, вызывающей специфическую активность в клетках" [13]. Цель исследования - изучить характер влияния АК на образование аберраций хромосом в соматических клетках человека при действии малых доз ИР (исследование in vitro).

Материалы и методы: лимфоциты периферической крови (ЛПК) доноров культивировали по методу [14]. Метафазный анализ выполняли в первом постлучевом митозе. Облучение образцов крови (лимфоцитов в G0- периоде клеточного цикла) осуществляли на терапевтической установке "Рокус" с источником у-лучей 60Со (0,3 Гр). Ко-мутаген АК вводили в культуру ЛПК после облучения в диапазоне концентраций (20,0-80,0 мкг/мл крови).

Результаты и обсуждения. Выполненное исследование позволило выделить следующие аспекты влияния ко-мутагена АК на образование аберраций хромосом в соматических наиболее радиочувствительных клетках организма человека. АК не зависимо от концентрации (20,0-80,0 мкг/мл) не влияла на величину спонтанного уровня аберраций хромосом в ЛПК. При у-облучении ЛПК в малой дозе (0,3 Гр) и постлучевом воздействии АК в терапевтической концентрации (20,0 мкг/мл) отмечается уменьшение общей частоты аберраций хромосом ~ в 1, 5 раза по сравнению с у-облучением (Рис.1). Это подтверждает данные работы [15], в которой показано, что АК в терапевтических дозах может проявлять радиопротекторные свойства путем утилизации свободных радикалов и повышения

© Пилипчук Е.П., Дёмина Э.А., 2013 г.

антиоксидантного статуса. Однако при использовании витаминов-антиоксидантов в более высоких концентрациях возникает проблема их кластогенного действия на геном [16].

Рис.1. Общая частота аберраций хромосом в культуре ЛПК при комбинированном воздействии

у-облучения и аскорбиновой кислоты (АК)

В нашем исследовании использование АК в концентрациях, превышающих значение терапевтической дозы в 2 и 4 раза (40,0-80,0 мкг/мл), увеличивает общую частоту аберраций хромосом по сравнению с эффектом дозы 0,3 Гр ~ в 1,4 раза (Рис.1). Наблюдаемое потенцирование радиационно-индуцированного цитогенетического эффекта происходит за счёт лучевых маркеров - дицентриков (с повышением концентрации - 3/100 метафаз). Это указывает на то, что одним из ключевых механизмов ко-мутагенеза является угнетение процессов репарации под влиянием препаратов с ко-мутагенным эффектом.

Выводы. Аскорбиновая кислота в относительно высоких концентрациях повышает общую частоту радиационно-индуцированных аберраций хромосом в соматических клетках человека за счёт лучевых маркеров - дицентрических хромосом.

Литература

1. Гудков С.В., Штаркман И.Н., Черников А.В. и др. - Гуанозин и инозин (рибоксин) элиминируют долгоживущие белковые радикалы, образующиеся при воздействии рентгеновского излучения // Доклады Академии наук. - 2007. - Т.413. - №2. - С. 264-267.

2. Gudkov S.V., Bruskov V.I., Chernikov A.V. et al. - Oxygen-dependent auto-oscillations of water luminescence triggered by the 1264 nm radiation // Journal of Physical Chemistry B. - 2011. - Т.115. -№23. - С. 7693-7698.

3. Chernikov A.V., Gudkov S.V., Shtarkman I.N., Bruskov V.I. - Oxygen effect in heat-induced DNA damage // Biophysics. - 2007. - Т.52. - №2. - С. 185-190.

4. Asadullina N.R., Usacheva A.M., Smirnova V.S. et al. - Antioxidative and radiation modulating properties of guanosine-5'- monophosphate // Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids. - 2010. -V.29. -P.786-799.

5. Белостудцев К.Н., Гаpмаш С.А., Белостудцева Н.В. и др. - Исследование механизмов цитотоксического действия уранилнитрата // Биофизика. - 2012. - Т.57. - №5. - С. 789-795.

6. Гудков С.В., и др. - Образование перекиси водорода в воде при воздействии видимого света // Вода: химия и экол. - 2010. - С. 40-45.

7. Петин В.Г. и др.. Радиобиологические основы синергических взаимодействий в биосфере. М.: ГЕОМ. - 2012. - 213с.

8. Дурнев А.Д. и др. - Комутагенез - новое направление иследований генотоксикологии // Бюлл. эспер. биол. мед. - 2003 - Т.135. - С. 604-612.

9. Molento M. et al. - Influence of verapamil on the pharmacokinetics of the antiparasitic drugs ivermectin and moxedectin in sheep // Parasitol. Res. - 2004. - V. 92. - P. 121-127.

10. Дьомша Е.А., Пилипчук О.П. Равдацшно^ндуковаш абераци хромосом в лiмфоцитах людини за ди ко-мутагешв (дослщження in vitro) //BicH. Укр. Тов.-ва генетиюв i селекцiонерiв. - К. 2013. -Т.11, №3. - С. 46-51.

11. Богданов И.М., Сорокина М.А., Маслюк А.И. Проблема оценки эффектов воздействия «малых» доз ионизирующего излучения // Бюллетень сибирской медицины. - 2005. - № 2. - С. 145-151

12. O.Pylypchuk et al. - Perculiarites of modifuing effects of chemical agents on the formation of radiation-induced damage in genetic apparatus of human cells// Ехр. Oncology. - 2013. - V.35. - № 2. - Р.144-145.

13. Свергун В.Т., Коваль А.Н. Динамика изменения содержание аскорбиновой кислоты у крыс при внешнем облучении. - матер.междунар.науч.конф., 26-27 сентября 2013г. / Минск: Ин-т радиологии. - 2013. - С. 143-144.

14. Cytogenetic analysis for radiation dose assessment: A manual. Vienna: IAEA, 2001. Technical Reports series № 405. - 126 p.

15. Jagetia, G.C. Radioprotective potential of plants and herbs against the effects of ionizing radiation.// J. Clin. Biochem. Nutr. - 2007. - V.40. - P. 74-81.

16. Konopacka, M. Rogolinski, J. Clastogenic effects in human lymphocytes exposed to low and high dose rate X-ray irradiation and vitamin C //Nukleonika. - 2011. - Vol.56. - №4. - Р. 253-257.

17. Chernikov A.V., Bruskov V.I., Gudkov S.V.- Heat-induced formation of nitrogen oxides in water // J. Biol. Phys. - 2013. - V.39. - P.687-699