CC BY
9
DOI: 10.24412/1815-3917-2022-1-35-44
Специфика репарации аберраций клеточной структуры органического мира под влиянием различного рода факторов внешней среды
Ф.Э.Садыхова1, Г.С.Мартынова2, Н.Ф. Муталибова1, Э.А. Дадашев1, С.Г.Керимов1, С.Г.Зейналов2, С.Э.Салманова2
1Азербайджанский институт усовершенствования вpачей им.А.Алиева, г.Баку, Азербайджан; 2Институт геологии и геофизики Министерства науки и образования, г. Баку, Азербайджан
Резюме: В статье представлен аналитический материал, освещающий вопросы репарации аберраций клеточной системы человека и микроорганизмов после воздействия факторов внешней среды. Анализ полученных данных по результатам наблюдений научно - практической медицины при бальнеотерапии нафталаном больных с резидуальными явлениями после перенесённой полиомиелитной инфекции осветил суть репарационного процесса, т.е. отметил роль внутриклеточных реакций в репарации деструкций клеточной структуры нервных клеток при воздействии на организм человека вирусной популяции. Анализ материала по влиянию малых доз радиации на клетки микроорганизмов выявил специфику воздействия радиации на клеточном уровне и специфику репаративного процесса. Наряду с отмеченным, представлен материал по выявлению ядерных деструкций клеточной системы человека при воздействии малых доз радиации (радона и рентгеновских лучей) с применением микроядерного теста.
Ключевые слова: буккальные клетки, микроядро, цитогенетические аберрации, репарация, микроядерный тест, радон. Для цитирования: Садыхова Ф.Э., Мартынова Г.С., Муталибова Н.Ф., Дадашев Э.А., Керимов С.Г., Зейналов С.Г., Сал-манова С.Э. Специфика репарации аберраций клеточной структуры органического мира под влиянием различного рода факторов внешней среды. Биомедицина (Баку). 2022;20(1):35-44. ЮГ 10.24412/1815-3917-2022-1-35-44
Поступила в редакцию: 13.05.2022. Принята в печать: 03.06.2022.
Specificity of aberrationsrepair of the cellular structure of the organic world under the influence of various environmental factors
Sadikhova F.E.1, Martynova G.S.2, Mutalibova N.F.1, Dadashov E.A.1, Kerimov S.G.1, Zeynalov S.G.1, Salmanova S.E.2
!A.Aliyev's Azerbaijan Institute for Physicians Improvement, Baku, Azerbaijan; 2Institute of Geology and Geophysics, Ministry of Science and Education, Baku, Azerbaijan
Abstract: The article presents analytical material covering the issues of repair of aberrations in the human and microorganism cell system after exposure to environmental factors. The analysis of the obtained data based on the results of observations of scientific and practical medicine during balneotherapy with naftalan for patients with residual effects after a poliomyelitis infection highlighted the essence of the reparation process, i.e. noted the role of intracellular reactions in the repair of destruction of the cellular structure of nerve cells when exposed to a viral population on the human body. An analysis of the material on the effect of low doses of radiation on the cells of microorganisms revealed the specifics of the effects of radiation at the cellular level and the specifics of the reparative process. Along with the above, material is presented on the detection of nuclear destruction of the human cellular system when exposed to low doses of radiation (radon and X-rays) using the micronucleus test. Key words: buccal cells, micronuclei, cytogenetic aberrations, reparation, micronucleus test, radon.
For citation: Sadikhova F.E., Martynova G.S., Mutalibova N.F., Dadashov E.A., Kerimov S.G., Zeynalov S.G., Salmanova S.E. Specificity of aberrations repair of the cellular structure of the organic world under the influence of various environmental factors. Biomedicine (Baku). 2022;20(1):35-44. DOI: 10.24412/1815-3917-2022-1-35-44
Received: 13.05.2022. Accepted: 03.06.2022.
Для корреспонденции:
Мартынова Г.С.
Доктор физико-математических наук, зав. лабораторией "Геохимия нефти", Институт геологии и геофизики, Министерство науки и образования, г.Баку, Азербайджан E-mail: martgs@rambler
Corresponding author: Martynova G.S.
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Head of Laboratory "Geochemistry of Oil", Institute of Geology and Geophysics, Ministry of Science and Education, Baku, Azerbaijan E-mail: martgs@rambler
Человеческий организм постоянно подвержен воздействию множества факторов окружающей среды, что отражается на клеточном уровне. Выявлено, что особо уязвимой, к различного рода воздействиям на человеческий организм областью в клетке человека является ядро - генетический аппарат человека, с различными ядерными аномалиями - имеющими как естественное (абиотический и биотический факторы), так и антропогенное происхождение.
В настоящее время проводятся исследования по влиянию факторов различной этиологии (антропогенного загрязнения, профессиональных болезней, различных видов излучения, стресса и др.) на генетический аппарат человека.
Но, наряду с ядерными аберрациями существует факт природной репарации повреждений клеточной структуры, что, естественно, представляет особую актуальность в существующем мире. Во главе репарационного процесса стоит клетка - основа существа всего органического мира.
Доказано, что огромное большинство организмов имеет клеточное строение, и что клетка - основная единица их жизнедеятельности, размножения и развития. Изучение химической организации клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе её жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы обмена веществ.
Из 118 элементов периодической системы Менделеева, известных в настоящее время, в клетках обнаружено около 60. Современная клеточная теория включает следующие положения: клетка -основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого. В организме взрослого человека около 200 видов клеток, отличающихся по размерам, форме, особенностям организации и функциям.
Диаметр большинства эукариотических клеток лежит в пределах 10- 100 мкм. Размеры клеток организма человека колеблются от 3-4 мкм. Для химических реакций, протекающих в клетке, характерны - организованность и упорядоченность: каждая реакция протекает в строго определённом месте. Химические реакции клетки осуществляются с участием катализаторов - ферментов, которых в клетке содержится несколько тысяч. Они расположены на мембранах клеточных структур. Мембраны клетки, выстланные молекулами ферментов, представляют своего рода конвейеры, на которых с исключительной точностью и высокими скоростями осуществляются химические реакции. Говоря о роли внутриклеточных химических соедине-
ний (ферментов) следует подчеркнуть факты тесной межклеточной кооперации, что разумеет использование для связи между собой различные факторы растворимости, действующие дистанционно, а также прямой контакт. Основу механизма межклеточной кооперации составляет рецептор -лигандное взаимодействие. Этимология происходит от ligare, что означает "связывать". Лиганды включают субстраты, ингибиторы, активаторы, сигнальные липиды и нейротрансмиттеры. Скорость связывания называется аффинностью, и это измерение характеризует тенденцию или силу эффекта. Аффинность связывания реализуется не только взаимодействиями хозяин-гость, но и эффектами растворителя, которые могут играть доминирующую стерическую роль, приводящую к нековалентному связыванию в растворе. Растворитель обеспечивает химическую среду для адаптации лиганда и рецептора и, таким образом, принимает или отвергает друг друга в качестве партнеров. Синтез факторов растворимости является одним из универсальных способов коммутации (изменение, перемены) клеток иммунной системы между собой и с другими клетками всего организма [1,2,3].
В последнее десятилетие проводится много исследований по изучению факторов, влияющих на стабильность генетического аппарата.
Особо следует отметить - область современных представлений о факторах различной этиологии, индуцирующих возникновение аберраций ядра: пол, возраст, генотип, психофизиологические характеристики, иммунный статус, заболевания различной этиологии, антропогенное загрязнение окружающей среды, климатогеографические условия, ионизирующие и неионизирующие излучения, химическиесоединения (лекарственные препараты, биологические активные добавки, андро-генные стероиды и др.), зубные пломбы, профессиональная вредность, алкоголизм, употребление табачных смесей. Отмеченные исследования проведены с применением микроядерного теста [2]. Микроядерный тест буккального эпителия ротовой полости появился сравнительно недавно (в 80-х годах ХХ века) и стал одним из широко используемых методов для оценки генетического гомеос-таза организма, скрининга химических соединений и воздействия физических факторов на гено-токсичность. В результате широкого применения отмеченного метода, выявлен спектр поэтапной деструкции клеточного ядра:
Спектр аномалий ядра в буккальном эпителии человека представлен ниже в виде следующих этапов аберраций ядра:
1. Кариопикноз - (от греч. пикноз - плотный;) сморщивание клеточного ядра в виде конденсаций его с хроматином. Один из этапов некробиоза или апоптоза. Предшествует кариорексису и кариоли-зису.
2. Кариорексис - (от греч.карион - орех, ядро -разрыв - распад клеточного ядра на части является одним из промежуточных этапов некробиоза: наступает после кариопикноза и предшествует карио-лизису.
3. Кариолизис - является последним этапом некробиоза, после кариопикноза и кариорексиса. При кариолизисе ядро клетки не контурируется (полное исчезновение ядра).
4. Апоптоз - (от лат.аpoptosis - "опадание". Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных клеток.
5. Некробиоз - ( от греч.некрос - мёртвый + биос - жизнь - процесс медленного умирания клетки)
6. Некроз - (от греч.некрос - мёртвый - омертвление какой - либо части организма (клеток, тканей или органа).
Протрузия - это состояние неестественного выпячивания. Сумма наблюдаемых протрузий может быть индикатором генетических нарушений в ядрах.
Существуют различные ядерные аномалии, рассмотрим природу их появления [4]. Микроядра представляют собой ацентричные хромосомные фрагменты и отдельные целые хромосомы "потерянные" во время митоза.
Эти "потери" могут быть результатом апопто-за клетки и деструкции ядра, а также возникать при освобождении клетки от лишнего хроматина, образовавшегося после мутационного воздействия.
За микроядро принимают хроматиновое тело округлой или овальной формы с гладким непрерывным краем, размером не более 1/3 ядра, лежащее отдельно от последнего, не преломляющее свет и имеющее интенсивность окрашивания и рисунок хроматина, как у основного ядра, и находящееся в одной с ним плоскости.
Микроядра встречаются в буккальныхэпите-лиоцитах не только после негативного воздействия на организм, но и у здоровых индивидов. При патологических состояниях уровень микроядер увеличивается. Средняя частота микроядер у здорового человека 18-45, 7 лет равна 0,63 - 0,64 % [5]. По мнению Юрченко и др. [6], этот показатель составляет 0,33 %. В исследованиях Буториной с соавторами [7] у детей в возрасте 3-7лет средняя частота встречаемости клеток с микроядрами равна 1,1 ± 0,2 %, а в работе Беляевой с соавторами [8], у де-
тей в возрасте 5-8 лет фоновый уровень микроядер установлен в диапазоне 0,42 ± 0,25%. Показателем генетических нарушений в интерфазных ядрах может быть сумма наблюдаемыхпротрузий.
Протрузия типа "разбитое яйцо" выглядит как микроядро, связанное мостиком нуклеоплазмы, но мостик может соединять и близкие по размеру структуры. Протрузия типа "язык" представляет собой "яйцо" на двух мостиках нуклеоплазмы [9].
Мейер и др. [10] относят микроядра, протру-зии типа язык и разбитое яйцо к цитогенетическим нарушениям. Перенуклеарная вакуоль- "впячива-ние" кариолеммы (ядерной оболочки) с образованием округлой зоны обесцвеченной цитоплазмы и кариоплазмы в окрашенных клетках. Возникает она в результате образования вакуоли в перинукле-арном пространстве и считается надёжным признаком некроза клетки. Указанное нарушение наблюдается при болезнях накопления, воспаления, а также после воздействия химических веществ и радиации [9]. Относят его к признакам ранней деструкции ядра [10]. Вакуолизация ядра - образование округлых неокрашенных полостей в ядре в результате лизиса хроматина [9]. Такое нарушение также относят к признакам ранней деструкции ядра [10]. Двухъядерная клетка - это клетка с двумя отдельно лежащими ядрами. Для деления двухъя-дерных клеток характерны нарушения митоза [11], которые являются показателем пролиферации.
Апоптоз отнесён к индикаторам генотоксич-ности, поскольку он является основным механизмом элиминации клеток с генетическими повреждениями.
На ранних стадиях апоптоз проявляется, как конденсация хроматина в ядре и кариопикноз и ка-риорексис [11]. Кариопикноз - дегенеративное изменение ядра, сопровождающееся изменением его размера не менее, чем в 2 раза, уплотнением, гомогенным и интенсивным окрашиванием.
Кариорексис - дегенеративное изменение ядра клетки, сопровождающееся распадом его на отдельные интенсивно окрашенные части с гомогенной структурой, которые после лизиса кариолем-мыпопадают в цитоплазму и подвергаются рассасыванию. Морфологически кариорексис представляет собой клетку с несколькими крупными или многочисленными мелкими плотными окрашенными фрагментами ядра в цитоплазме.
Кариолизис - дегенеративное изменение ядра клетки сопровождающееся потерей способности к окрашиванию хроматина с последующим полным его исчезновением. Морфологически представляет собой клетку с гомогенной бледной окраской ядра и нечёткой разрушающейся кариолеммой (ранняя
стадия кариолизиса) или клетку с полным отсутствием окраски ядра, когда на фоне окрашенной цитоплазмы она имеет вид тени (полная стадия кариолизиса) [11].
Мейер и соавт. [11] относят кариорексис, кари-олизис и кариопикноз к показателям завершения деструкции ядра. Кариолизис и вакуолизация ядра в свою очередь являются индикаторами исключительно токсического действия. Наблюдаемые нарушения морфологии ядер у здоровых людей можно связать со старением и естественной гибелью эпителиальных клеток ротовой полости [9]. На основании подсчёта указанных нарушений БПег et а1 [12] и Ramires et а1 [13] предлагают вычислить индекс репарации, отражающий динамику канцерогенеза по формуле:
И = (КИ + КЬ) / (МК + ВЕ), где И - индекс репарации, КИ - клетки с кариорексисом, КЬ - клетки с кариолизисом, МК-клетки с микроядрами, ВЕ - клетки с протрузиями типа "разбитое яйцо".
Отмечая существующий факт клеточных аберраций, представляет интерес такое уникальное природное явление, как репарация поврежденных клеток. С точки зрения механизма репарационного процесса, следует отметить не менее уникальное явление природы, как внутриклеточные реакции -участники в репарационных (восстановительных) процессах.
В этом плане, по-видимому, логично было бы остановиться на специфике внутриклеточных реакций.
Особый интерес представляет реабилитация заболеваний вирусной этиологии, учитывая специфику репродукции вирусной популяции на клеточном уровне, в частности при полиомиелите на примере применения природногонафталана при бальнеотерапии резидуальных явлений данного заболевания.
Известно, что при таком заболевании как полиомиелит, где имеются серьезные деструктивные повреждения в нервной системе (передние рога спинного мозга), установлена возможность репарации (репарация от лат. герагайо - восстановление) полное или частичноевосстановление нервных клеток.Длительные наблюдения, проведенные в условиях клиники, доказали, что ряд осложнений заболеваний спинного мозга (арахноидит, полиомиелит, и миелит) хорошо поддается лечению наф-таланской нефтью. Положительный эффект был получен у больных миелитом (миелит - гр. туе^ (костный) мозг; жироподобное вещество - главная часть мякотной оболочки нерва), у которых под воздействием лечебной нафталанской нефти в короткие сроки возрастал объем активных движений
ранее парализованных конечностей. Особенно актуально лечение остаточных (резидуальных) явлений детского полиомиелита.
Нафталанская нефть была с успехом применена при лечении резидуальных явлений полиомиелита. Лечебный эффект нафталанотерапии выражался в быстром рассасывании кровоизлияния, в нарастании силы в больных конечностях и увеличении объёма движений при лечении невралгии мононеврита конечностей, радикулита; при лечении полиневрита с осложнениями, особо при восходящей форме. Полиомиелит (греч. ро1^ - серый + миелит) - воспаление серого вещества спинного мозга.
Учитывая специфику патологии при полиомиелите, в частности, деструктивные повреждения передних рогов спинного мозга и, установленный факт наличия клеток в составе многоклеточного организма, которые не делятся, а интерфаза у них продолжается в течение многих лет, к которым относятся и нервные клетки спинного мозга, утратившие способность к делению и существующие в течение всей жизни организма, следует, по-видимому, остановиться на специфике внутриклеточных процессов.
В этом плане следует отметить возможность влияния нафталана как источника энергии на внутриклеточные процессы в интерфазе, подразумевающие все процессы жизнедеятельности, включая питание, дыхание, синтез АТФ (аденозинтрифос-форная кислота), выделение во внешнюю среду разнообразных продуктов обмена веществ.
С учетом энергетического фактора, следует отметить, что источником энергии является распад крупных молекул углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот при участии ферментов на мелкие молекулы в клетке, в результате чего наблюдается освобождение незначительного количества энергии и рассеивания её в виде тепла. А так как результатом двух основных химических реакций клетки - реакций синтеза и расщепления - является освобождение энергии, в которой нуждается любая форма клеточной деятельности, то в силу известной способности энергии переходить из одной формы в другую, химическая энергия клетки переходит в механическую, электрическую, тепловую и другие формы (энергия - energía от греч. -действие, деятельность). В этом и заключается один из основных законов природы - закон сохранения и превращения энергии. Говоря о тепловом факторе, следует отметить, что нагревание и охлаждение, испарение и кипение, плавление и отвердевание, конденсация - всё это примеры тепловых явлений, сопровождающихся эндотермичес-
ким или экзотермическим эффектами. Ответить на вопрос, что такое теплота, удалось не сразу. Лишь в ХУШ веке стало ясно, что все тела состоят из молекул, которые движутся и взаимодействуют друг с другом, был сделан вывод, что теплота связана со скоростью движения молекул. При нагревании тел скорость молекул увеличивается, а при охлаждении - уменьшается. Следует отметить, что существует три способа передачи теплоты - теплопроводность, конвекция, излучение. Но, ни теплопроводностью, ни конвекцией невозможно объяснить, как например солнце нагревает Землю. В этом случае тепло передаётся через безвоздушное пространство тепловым излучением. Реакций, сопровождающихся освобождением энергии в клетке, протекает множество, но для непосредственного обеспечения разных видов клеточной активности используется только одна реакция - расщепление АТФ. Единственным источником энергии,стиму-лирующим биосинтез, прохождение вещества через мембрану, выработку света, электричества и т.д., является энергия отщепления от АТФ одной молекулы фосфорной кислоты, т.е. переход АТФ в АДФ (аденозиндифосфорная кислота). Контакт нафталана с кожными покровами через клеточные мембраны, следует рассматривать, как связь клетки человека с внешней средой, оттуда и поступают пищевые вещества, служащие материалом для реакций пластического и энергетического (совокупности реакции биосинтеза) обменов и называется обменом веществ и энергии.
Для пояснения к вышеотмеченному следует заметить, что через плазматическую мембрану (от лат.кожица, плёнка, 10 нм) в клетку проникают капли жидкости содержащие в растворённом и взвешенном состоянии разнообразные вещества (к коим относится изучаемый нами нафталан).
Поглощение жидкости в виде мягких капель напоминает питьё и это явление было названо пи-ноцитозом (от греч. пино - пью). Процессы поглощения жидкости сходны с фагоцитозом. Капли жидкости погружаются в цитоплазму и органические вещества, попавшие в клетку вместе с водой, начинают перевариваться под влиянием ферментов, содержащихся в цитоплазме.
Этот процесс является основным условием поддержания жизни клетки, источником её роста, развития и функционирования. Говоря о воздействии нафталана, следует отметить определённую роль его в качестве сигнала (при его взаимодействии с клеткой через клеточные мембраны) к уравновешиванию содержания АТФ, т. е. возвращению концентрации АТФ к норме. К сказанному следует добавить, что процессы, поддерживающие
нормальный состав клетки, происходят автоматически. Такую регуляцию называют саморегуляцией или авторегуляцией.
Таким образом, авторегуляция в клетке осуществляется с помощью сигналов. Сигналом служит изменение, возникающее в любом звене клетки. В ответ на сигнал включается процесс, в результате которого, возникшее изменение устраняется. Восстановление нормального состояния системы служит сигналом для выключения процесса. По своему механизму сигнализация в клетке носит химический характер. Сигналом служит химическое вещество - появление его или изменение его концентрации [3]. Таким сигналом, возможно является нафталан, как природное химическое соединение.
Другим природным авторегуляционным сигналом в клеточной структуре человека может быть и радиационный фактор, присутствующий в нафталане, следует отметить, что нафталан рассматривается как биогенный продукт бактериально-водорослевого происхождения, возникший в недрах земли и обладающий кумулятивными свойствами с кумуляцией (кумуляция - от лат.сити1айо - увеличение, скопление) солнечной энергии и радиации. Известно, что энергетический баланс Земли слагается из различных источников и главнейшими являются - солнечная и радиоактивная энергия.Тому подтверждение - установленный факт, что частично солнечная энергия концентрировалась в земной коре в остатках организмов: в каменном угле, в нефти, сапропеле (иле) и торфе. Что касается радиоактивной энергии, то радиация существовала на Земле всегда - это естественная радиация - та, которая существует в природе. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения задолго до появления на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения Земли.
Земная радиация обусловлена, в основном, естественным распадом радиоактивных элементов, присутствующих в земной коре - это калий - 40 и члены двух радиоактивных семейств - урана 238 и тория - 232. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест планеты и зависят от концентрации радионуклидов в земной коре. Образование природного химического соединения нафталана в глубинах земляных недр возможно объяснимо и установленными радиационными превращениями [1].
В дополнение к отмеченному выше следует добавить, что существуют природные источники ионизирующего излучения двух типов: внеземные и земные. Первые возникают в космическом пространстве как первичные космические лучи. Они дают начало вторичным космическим лучам,
воздействию которых и подвергаются живые организмы. На уровне моря доза излучения составляет приблизительно 30 мрад в год. Дозы различаются в зависимости от географической широты и особенно от высоты над уровнем моря: они приблизительно удваиваются каждые 1500 м вплоть до высоты в несколько километров над уровнем моря. Земным источником излучения являются радиоактивные изотопы в скальных породах, почве, гидросфере и атмосфере. Некоторые из них поглощаются живыми организмами, и, следовательно, облучение может быть не только внешним, но и внутренним. Согласно недавним расчётам, средняя доза внешнего облучения от земных источников составляет 50 мрад в год, внутреннего - 20 мрад в год (UNSCFAR 1972). Следует также отметить , что при нефтедобыче из геологических разломов радиация попадает на поверхность Земли и становится потенциально опасной в первую очередь при взаимодействии с человеком. В недрах повсюду находится радиоактивный элемент радон - это один из самых распространенных и опасных элементов. Более половины общего получения облучения организма человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды в течении жизни приходится на радон и он является вторым по значению фактором, после курения, вызывающим рак легких [1].
Говоря о значении малых доз радиации, как стимуляторов внутриклеточных реакций в репарации повреждённых клеток, следует учесть и факт воздействия малых доз радиации на многие объекты внешнего мира, включая и человеческий организм с деструкцией клеточной системы. То есть, актуальность изучения сути репарационного процесса тесно связана с деструктивными способностями малых доз радиации на клетки человека и микроорганизмов.
В этом плане представляют интерес исследования А.Назим, А. Джеймс [1] по анализу клеточных механизмов, обеспечивающих радиорезистентность.
Экспериментальными исследованиями на модели микроорганизмов показана значимая роль клеточных механизмов, обеспечивающих радиорезистентность, которые можно разделить на две большие группы.
К первой группе относятся системы, предотвращающие возникновение повреждений в клетке. Вторая включает механизм, которые восстанавливают (репарируют) повреждения в ДНК, индуцируемые облучением. В настоящее время считают, что в основе радиорезистентности организмов лежат разнообразные внутриклеточные процессы,
участвующие в репарации повреждений ДНК.
Накопленная в настоящее время информация свидетельствует о том, что инакативация клеток, вызываемая облучением, в относительно низких дозах, обусловлена, главным образом, повреждением ДНК.
Связь радиации и энергетического баланса клетки заключается в следующем: установлено, что все химические элементы, у которых в ядре больше 83 протонов, являются радиоактивными. Ядра этих элементов сами по себе превращаются в ядра других элементов, при этом выделяется энергия. Способность атома химического элемента распадаться с образованием излучения называется радиоактивностью.
Все радиоактивные излучения способны проникать даже через непрозрачные предметы и производить изменения в живых клетках.
В органах и тканях биологических объектов, как и в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Эти процессы лежат в основе биологического действия излучений. Его мерой служит количество поглощенной в организме энергии. В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы. Длительность первых трёх быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в течение которых происходят различные молекулярные изменения. В четвёртой медленной фазе эти изменения переходят в функциональные и структурные нарушения в клетках, органах и организме в целом.
Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения в зависимости от величины поглощённой дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении.
Явлению репарации в настоящее время уделяется большое внимание: исследования в этой области были стимулированы одним удивительным открытием: выяснилось, что, по крайней мере некоторые из путей репарации более или менее независимы от основных путей клеточного метаболизма.
Ранние исследования радиационной резистентности были направлены в первую очередь на поиски внутриклеточных веществ, защищающих организм от повреждений. В настоящее время внимание исследователей концентрируется в основном на механизмах, тем или иным способом исправляющих повреждения в ДНК, индуцируемых облучением.
Предполагается, что какой-либо связанный с мембраной ферментный комплекс, освобождающийся или активируемый под действием радиации, играет определённую роль в системе(систе-мах) репарации.
В настоящее время считают, что в основе радиорезистентности организмов лежат разнообразные внутриклеточные процессы, участвующие в репарации повреждённой ДНК.
Резюмируя аналитический материал по вопросу репарации клеточной системы человека и микроорганизмов при ядерных аберрациях, полученных под воздействием факторов различной этиологии, следует предварительное заключение по вопросу сути репарационного процесса. Совокупность ферментов, катализирующих коррекцию повреждений ДНК, объединяют в так называемые системы репарации, принципиально отличающиеся по биохимическим механизмам "залечивания" повреждений.
Известно три основных направления коррекции дефектов ДНК:
1. Непосредственная реверсия от повреждённой ДНК к исходной структуре, когда изменения в ДНК исправляются с помощью единственной ферментативной реакции. Например, удаление неправильно присоединённой метильной группы при шестом атоме кислорода гуанина с помощью мети-лтрансферазы; или расщепление возникшего в результате облучения тиминовогодимера с помощью фотолиазы (рекомбинационная репарация).
2. "Вырезание" повреждений с последующим восстановлением исходной структуры (эксцизион-ная репарация).
3. Активация особых механизмов, обеспечивающих выживание при повреждениях ДНК (восстановление исходной структуры ДНК в результате рекомбинации; коррекция ошибочного спаривания оснований; трансляционный синтез на повреждённой матрице ДНК).
Но следует отметить, что эти механизмы не всегда приводят к полному восстановлению исходной структуры ДНК.
А. Назим, А. Джеймс [1], не отрицая важного значения внутриклеточных веществ, защищающих организм от повреждений, допускают вероятность определённой вспомогательной роли и защитных механизмов.
К примеру, отмечалось, что для резистентных организмов обычно характерна усиленная пигментация (Anderson et al., 1956; Davis et al., 1963), с предположением, что эти пигменты действуют как "энергетические ловушки", препятствующие радиации или её продуктам достигать ДНК или любых
других жизненно важных мишеней. Но данное предположение при ряде последующих исследований были отрицательными (Moseley, 1963; Mathews, Krinsky. 1965).
Далее, было показано, что радиорезистентность может определяться уровнем каталазной активности в клетке. Было показано на модели микроорганизмов, что повышенное содержание ката-лазы характерно при факте радиорезистентности. Но, отмеченные данные оказались недостаточно достоверными (С1агке 1952; Ogg et al., 1956; Claytonetal., 1958; Kushner 1964).
Предполагалось, что радиорезистентность может быть обусловлена присутствием определённых продуктов метаболизма ( Anderson et al., 1959; Raj et al., 1960; Duryceetal., 1961).
Брюс (Bruce, 1964) предположил, что метаболизм серосодержащих аминокислот у M. radiodu-rans позволяет думать, что эти аминокислоты выполняют роль сульфгидрильных веществ - протекторов. Предположение оказалось дискутабельным. Протектор [лат. рrotector] - покровитель.
Высказывалась мысль, что увеличение содержания ДНК в клетке служит одним из факторов её радиорезистентности. Но данное предположение в повторных сравнительных опытах не подтвердилось (Idziak, Thatcher, 1964).
К вышеотмеченному, следует добавить, что идентификация жизненно важной мишени (мишеней), поражение которой приводит к инактиваци-иклеток, имеет первостепенное значение для понимания природы резистентности. Хотя, по некоторым данным (Kimball, 1957; Genter, Mitchell, 1975) негенетические мишени играют определенную роль при облучении клеток в высоких дозах, основная часть имеющейся информации свидетельствует о том, что при облучении в более низких дозах жизненно важной мишенью является ДНК. Толчок для исследования в этой области дали представления о механизме радиационного поражения, развитые в теории мишеней (Lea, 1955; Timofeeff-Ressovsky, Zimmer, 1947; Hutchinson, Pollard, 1961; Zimmer, 1961). Согласно этой теории, диссипация энергии происходит таким образом, что основная часть непосредственных повреждений концентрируется вблизи места элементарного акта, т.е. в объёме мишени. Диссипация [лат. dissi-pare - рассеивать] физ. связана с потерей энергии.
Происхождение одной частицы или фотона через этот чувствительный объём, или мишень, должно привести к инактивации клетки.
Таким образом, в настоящее время считают, что в основе радиорезистентностиорганизмов лежат разнообразные внутриклеточные процессы,
участвующие в репарации повреждений ДНК.
Однако, в настоящее время исследованиями радиорезистентности на модели М. radiodurans, было выявлено, что особый интерес представляют мутанты, обладающие ещё большей резистентностью к облучению, чем встречающиеся в природе штаммы, из которых они получены. Детальный анализ таких штаммов, позволит ещё глубже понять природу радиорезистентности [1].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В настоящей статье представлен анализ роли внутриклеточных реакций, простимулированных природным лечебным нафталаном, в репарации (частичной) нервных клеток, поврежденных вирусной популяцией, при резиду-альных явлениях полиомиелитной инфекции.
Отмечая уникальность данного явления, следует учесть необходимость первичного определения нетоксичной (МНД) дозы нафталана во избежание ряда серьёзных осложнений. Проведен теоретический анализ эффекта малых доз радиации как источника энергии в генезе репарационного процесса в соответствии с оригинальными исследованиями А. Назим, А. Джеймса [1] по влиянию малых доз радиации на клетки микроорганизмов с выявлением ряда фактов деструкции с последующей репарацией повреждённых клеток. Авторы отмечают необходимость дальнейших исследований, которые внесут вклад в ряд дискутабельных ныне вопросов и в понимание фундаментальных механизмов инактивации клеток и репарации повреждённых, индуцируемых излучением. Кроме того, следует отметить, что подобные исследования на клеточном уровне послужат основанием для будущих решений по проблемам, связанным с опас-
ностью радиации для человечества. В этой связи, учитывая факт возможного выделения радона при геологических изысканиях, представляет определённый интерес реакции организма на ионизирующее излучение. Серия исследований влияния сверхнормативных доз радона на детей, проживающих в школе - интернате г. Таштагол Кемеровской области, показала повышенное число клеток с протрузиями, сочетанием микроядер с протрузия-ми, апоптозными телами, двумя ядрами, вакуолями, пикнотическими ядрами, что указывает на выраженное кластогенное воздействие радиационного фактора. [10,14,15]. Колосковой О.К. [16] были проведены цитогенетические обследования воспитанников дошкольных заведений г. Черновцы, расположенных на различном расстоянии от геотектонических разломов коры, где в почве определяется повышенное содержание дочернего продукта распада радона - свинца 210. Были выявлены достоверно более высокие результаты микроядерного теста клеток буккального эпителия обследованных детей.
Angelierietal [17] выявили, что рентгеновское излучение, используемое стоматологами, приводит к ряду ядерных аномалий, таких как:кариорексис, пикноз, кариолизис, из чего следует, что рентгеновские лучи обладают цитотоксическим действием.
Актуальность проблемы, подчеркивается еще и тем, что различные источники ионизирующего излучения и расчётные величины доз, которые получают в настоящее время или будут получать в дальнейшем живые организмы, детально рассмотрены Научным Комитетом ООН по действию атомной радиации (UNSCEAR report 1962).
Литература
1. Nasim, A. and James, A.P. 1978. In D.J. Kushner (ed) Microbial Life In Extreme Environments. Academic Press, London, pp. 409-440. DOI: 10.1007/978-94-009-8528-5_16
2. Sarto F, Finotto S, Giacomelli L, Mazzotti D, Tomanin R, Levis AG. The micronucleus assay in exfoliated cells of the human buccal mucosa. Mutagenesis. 1987 Jan;2(1):11-7. doi: 10.1093/mutage/2.1.11.
3. Строение и функции клетки. Общая биология. Под ред. Ю.И Полянского. М.: Просвещение. 1983;117-139.
4. Калаев В.Н., Артюхов В.Г., Нечаева М.С. Микроядерный тест буккального эпителия ротовой полости человека: проблемы, достижения, перспективы. Цитология и генетика. 2014;48(6):62-80.
5. Маймулов В.Г., Якубова И. Ш., Суворова А.В., и др. Оценка частоты микроядер в эпителиоцитах слизистой оболочки полости рта у школьников в районах с различной интенсивностью загрязнения окружающей среды. Материалы объединённого Пленума Научных советов Минздравсоцразвития РАМН по экологии человека и гигиены окружающей среды и по медико-экологическим проблемам здоровья работающих. М. 2010; 108-109.
6. Юрченко В.В, Сычева Л.П., Ревазова Ю.А., и др. Анализ частоты микроядер и ядерных аномалий в эпителиальных клетках слизистой щеки у женщин, контактирующих с диоксинами. Токсикол. Вести. 2000;3:2-6.
7. Буторина А.К., Калаев В.Н., Карнова Ч.С. Влияние пола и возраста детей на частоту встречаемости микроядер в буккальном эпителии ротовой полости. Вести. ВГУ Сер. Химия. Биология. 2000;2:143-145.
8. Беляева Н.Н., Мухамбетова Л.Х., Петрова И.В. и др. Медико-биологические критерии оценки влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения. Гигиена и санитария. 2003;6:77-79.9. Юрченко В.В, Подоль-ная М.А., Ингель Ф.Н. и др. Микроядерный тест на буккальных эпителиоцитах человека. Полиорганный микроядерный тест в эколого-гигиенических исследованиях. М.: Гениус. 2007;312 с.
10. Мейер А.В., Дружинин В.Г., Ларионов А.В. Генотоксические и цитогенитические эффекты в буккальных эпителиоцитах детей, проживающих в экологически различающихся районах Кузбасса. Цитология. 2010;52(4):305-310.
11. Юрченко В.В. Цитогенетические нарушения в эпителии щеки человека при экспозиции генотоксикантами. Токсикол. Вести. 2005;6:14-21.
12. Diler SB, Celik A. Cytogenetic biomonitoring of carpet fabric workers using micronucleus frequency, nuclear changes, and the calculation of risk assessment by repair index in exfoliated mucosa cells. DNA Cell Biol. 2011 0ct;30(10):821-7. doi: 10.1089/dna.2011.1216.
13. Ramirez A, Saldanha PH. Micronucleus investigation of alcoholic patients with oral carcinomas. Genet Mol Res. 2002 Sep 30;1(3):246-60. PMID: 14963832.
14. Мейер А.В., Лунина А.А., Ларинов А.В., и др., Изучение взаимосвязи между частотой микроядер и ядерных протрузий в клетках буккального эпителия человека и полиморфизм генов репарации ДНК на фоне воздействия радона: Структура и функции клеточного ядра: Т. докл. и сообщ. 16-й Всерос. Симп. Цитология. 2010;52(8):673-674.
15. Дружинин В.Г., Волков А.Н., Глушков А.Н. и др. Роль полиморфизма генов репарации и биотрансформации ксенобиотиков в определении радиочувствительности генома человека к воздействию сверхнормативных концентраций радона. Материалы объединённого Пленума Научных советов Минздравсоцразвития РФ и РАМН по экологии человека и гигиене окружающей среды и по медико-экологическим проблемам здоровья работающих. М. 2010;63-64.
16. Колоскова О.К. Результаты цитогенетического тестирования дошкольников в связи с загрязнением почвы свинцом. Клин. эксперим. патология. 2004;3(4):34-37.
17. Angelieri F, de Cassia Goncalves Moleirinho T, Carlin V, Oshima CT, Ribeiro DA. Biomonitoring of oral epithelial cells in smokers and non-smokers submitted to panoramic X-ray: comparison between buccal mucosa and lateral border of the tongue. Clin Oral Investig. 2010 Dec;14(6):669-74. doi: 10.1007/s00784-009-0345-6.
References
1. Nasim, A. and James, A.P. 1978. In D.J. Kushner (ed) Microbial Life In Extreme Environments. Academic Press, London, pp. 409-440. DOI: 10.1007/978-94-009-8528-5_16
2. Sarto F, Finotto S, Giacomelli L, Mazzotti D, Tomanin R, Levis AG. The micronucleus assay in exfoliated cells of the human buccal mucosa. Mutagenesis. 1987 Jan;2(1):11-7. doi: 10.1093/mutage/2.1.11.
3. [Stroenie i funkcii kletki]. Obshhaja biologija. Eds. Y.I.Poljanskij. M.: Prosveshenie. 1983;117-139. (In Russian).
4. Kalaev VN., Artjuhov VG., Nechaeva M.S. [Mikroyadernyj test bukkalnogo epitelija rotovoj polosti cheloveka: problemy, dostizhenija, perspektivy]. Citologija i genetika. 2014;48(6):62-80. (In Russian).
5. Majmulov VG., Jakubova I. Sh., Suvorova A.V et al. [Ocenka chastoty mikrojader v jepiteliocitah slizistoj oboloch-ki polosti rta u shkol'nikov v rajonah s razlichnoj intensivnost'ju zagrjaznenija okruzhajushhej sredy]. Materialy obyedin-jonnogo Plenuma Nauchnyh sovetov Minzdravsocrazvitija RAMN po jekologii cheloveka i gigieny okruzhajushhej sredy i po mediko-jekologicheskim problemam zdorovja rabotajushhih. M. 2010;108-109. (In Russian).
6. Jurchenko VV, Sycheva L.P., Revazova Y. A. et al. [Analiz chastoty mikrojader i yadernykh anomalij v jepitelialnyh kletkah slizistoj shheki u zhenshhin, kontaktirujushhih s dioksinami]. Toksikol. Vesti. 2000;3:2-6. (In Russian).
7. Butorina A.K., Kalaev VN., Karnova Ch.S. [Vlijanie pola i vozrasta detej na chastotu vstrechaemosti mikrojader v bukkalnom jepitelii rotovoj polosti]. Vesti. VGU. Ser. Himiya. Biologiya. 2000;2:143-145. (In Russian).
8. Beljaeva N.N., Muhambetova L.H., Petrova I.V et al. [Mediko-biologicheskie kriterii ocenki vlijanija zagrjaznenija okruzhajushhej sredy na zdorovye naselenija]. Gigiena i sanitariya. 2003;6:77-79. (In Russian).
9. Jurchenko VV, Podolnaja M.A., Ingel F.N. et al. [Mikroyadernyj test na bukkalnyh epiteliocitah cheloveka. Poliorgannyj mikrojadernyj test v ekologo-gigienicheskih issledovanijah]. M.: Genius. 2007;312 p. (In Russian).
10. Meyer A.V, Druzhinin VG., Larionov A.V. Genotoksicheskie i citogeniticheskie effekty v bukkalknyh epiteliocitah detey, prozhivayushhih v ekologicheski razlichayushikhsja rayonakh Kuzbassa]. Citologija. 2010;52(4):305-310. (In Russian).
11. Yurchenko VV [Citogeneticheskie narushenija v epitelii sheki cheloveka pri ekspozicii genotoksikantami]. Toksikol. Vesti. 2005;6:14-21. (In Russian).
12. Diler SB, Celik A. Cytogenetic biomonitoring of carpet fabric workers using micronucleus frequency, nuclear changes, and the calculation of risk assessment by repair index in exfoliated mucosa cells. DNA Cell Biol. 2011 0ct;30(10):821-7. doi: 10.1089/dna.2011.1216.
13. Ramirez A, Saldanha PH. Micronucleus investigation of alcoholic patients with oral carcinomas. Genet Mol Res. 2002 Sep 30;1(3):246-60. PMID: 14963832.
14. Meyer A.V, Lunina A.A., Larinov A.V. et al. [Izuchenie vzaimosvyazi mezhdu chastotoj mikroyader i yadernyh pro-truziy v kletkakh bukkalnogo epiteliya cheloveka i polimorfizm genov reparacii DNK na fone vozdeystvija radona: Struktura i funkcii kletochnogo yadra]. T. dokl. i soobshh]. 16 Vseros. Simp. Citologija. 2010;52(8):673-674. (In Russian).
15. Druzhinin VG., Volkov A.N., Glushkov A.N. et al. Rol polimorfizma genov reparacii i biotransformacii ksenobi-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES DOI: 10.24412/1815-3917-2022-1-35-44
otikov v opredelenii radiochuvstvitelnosti genoma cheloveka k vozdejstviju sverhnormativnykh koncentraciy radona]. Materialy obyedinonnogo Plenuma Nauchnyh sovetov Minzdravsocrazvitiya RF i RAMN po ekologii cheloveka i gigiene okruzhayushhej sredy i po mediko-ekologicheskim problemam zdorovya rabotajushih. M. 2010;63-64. (In Russian).
16. Koloskova O.K. [Rezultaty citogeneticheskogo testirovanija doshkolnikov v svjazi s zagryazneniem pochvy svin-com]. Klin. eksperim. patologija. 2004;3(4):34-37. (In Russian).
17. Angelieri F, de Cassia Goncalves Moleirinho T, Carlin V, Oshima CT, Ribeiro DA. Biomonitoring of oral epithelial cells in smokers and non-smokers submitted to panoramic X-ray: comparison between buccal mucosa and lateral border of the tongue. Clin Oral Investig. 2010 Dec;14(6):669-74. doi: 10.1007/s00784-009-0345-6.
Для корреспонденции: Садыхова Ф.Э.
Доктор медицинских наук, профессор кафедры микробиологии и эпидемиологии, Азербайджанский Государственный Институт усовершенствования врачей им.А.Алиева Муталибова Н.Ф.
Доктор философии, зав. кафедрой микробиологии и эпидемиологии, Азербайджанский Государственный Институт усовершенствования врачей им.А.Алиева, г.Баку, Азербайджан Дадашев Э.А.
ассистент кафедры микробиологии и эпидемиологии, Азербайджанский Государственный Институт усовершенствования врачей им.А.Алиева, г.Баку, Азербайджан Керимов С.Г.
Ассистент кафедры микробиологии и эпидемиологии, Азербайджанский Государственный Институт усовершенствования врачей им.А.Алиева, г.Баку, Азербайджан Зейналов С.Г
Младший научный сотрудник, лаборатория "Геохимия нефти", Институт геологии и геофизики, Министерство науки и образования, г.Баку, Азербайджан Салманова С.Э.
Инженер, лаборатория "Геохимия нефти", Институт геологии и геофизики, Министерство науки и образования, г.Баку, Азербайджан
Corresponding author: Sadykhova F.E.
Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Microbiology and Epidemiology, Azerbaijan State Institute for the Improvement of Doctors named after A.Aliyev Mutalibova N.F.
Doctor of Philosophy, Head of Department of Microbiology and Epidemiology, Azerbaijan State Institute for Postgraduate Medical Education named after A.Aliyev, Baku, Azerbaijan Dadashev E.A.
Assistant of the Department of Microbiology and Epidemiology, Azerbaijan State Institute for the Improvement of Doctors named after A.Aliyev, Baku, Azerbaijan Kerimov S.G.
Assistant of the Department of Microbiology and Epidemiology, Azerbaijan State Institute for the Improvement of Doctors named after A.Aliyev, Baku, Azerbaijan Zeynalov S.G.
Junior Researcher, Laboratory "Geochemistry of Oil", Institute of Geology and Geophysics, Ministry of Science and Education, Baku, Azerbaijan
Salmanova S.E.
Engineer, Laboratory "Geochemistry of Oil", Institute of Geology and Geophysics, Ministry of Science and Education, Baku, Azerbaijan
