Мутации соматические и наследуемые
Наибольшее внимание человека привлекают те радиационные повреждения клеток, которые связаны с мутациями, как следствием действия ионизирующего излучения. Мутация — это любое обнаруживаемое и наследуемое изменение в генетическом аппарате клетки, которое передается дочерним клеткам или индивидуумам. Следует различать соматические мутации, произошедшие в соматических (неполовых) клетках и генетические (наследственные) мутации — в половых (генеративных) клетках. Наиболее заметные мутации — это хромосомные аберрации (или перестройки) в ядерных структурах клеток. Фрагменты хромосом после разрывов могут воссоединиться неполностью или в неверном порядке.
Соматические мутации могут переноситься в новые клетки, происходящие из исходных, но не передаются потомству. Они способны вызывать только физиологические эффекты. К ним относят прежде всего сокращение продолжительности жизни, злокачественные новообразования и катаракту. Кроме того, отдаленные последствия облучения отмечают в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах почек и легких в виде уплотнений и атрофии облученных участков, потери эластичности и других морфо-функциональных нарушениях, приводящим к фиброзам и склерозу, развивающимся в следствие комплекса процессов, включающих уменьшение числа клеток.
Накопление повреждений генетического аппарата соматических клеток во многом сходно с эффектами старения организма. Еще одним примером соматических эффектов является канцерогенное действие ионизирующей радиации. Мутации в соматических клетках могут вызывать нарушения иммуногенеза (процесс формирования иммунитета), при этом могут вырабатываться антитела против нормальных антигенов хозяина.
Генетические мутации могут (но не обязательно должны) проявляться у потомства. Обычно они возникают при облучении организма малыми и сублетальными (не угрожающими жизни) дозами радиации (при облучении большими дозами человек или животное становятся бесплодными или погибают). Они являются следствием радиационных мутаций в зародышевых клетках облученных родителей, в отличие от злокачественных новообразований, возникающих в результате мутаций в соматических клетках самих облученных объектов.
Различают три категории наследственных заболеваний - менделианские, хромосомные и мультифакториальные (табл.10).
Менделианские (генные) нарушения являются следствием мутаций в единичных генах одной или двух аутосом или половых хромосом. Они могут быть доминантными, рецессивными и связанными с полом.
Хромосомные нарушения проявляются в виде изменения (увеличения или уменьшения) числа хромосом, а также изменения их структуры (хромосомные аберрации), при которых разорванные концы хромосом соединяются неправильно, а отдельные их фрагменты могут при делении клетки утрачиваться.
Таблица 10
Наследственные радиационные эффекты(по Э.Холлу, 2000г.)
| Тип генетического эффекта | Примеры |
| Генные мутации | |
| Одиночные доминантные | Полидактилия, хорея Гентигтона |
| Рецессивные | Серповидная анемия, ретинобластома |
| Сцепленные с полом | Цветовая слепота, гемофилия |
| Хромосомные изменения | |
| Изменение числа хромосом | Синдром Дауна (трисомия, дополнительная 21-я хромосома), гибель эмбриона |
| Хромосомные аберрации | Гибель эмбриона, умственная отсталость, физические дефекты |
| Мультифакториальные расстройства | |
| Врожденные ненормальности и уродства | Неврологические дефекты, врожденное расщепление губы, расщепление мягкого нёба |
| Хронические болезни | Диабет, эссенциальная гипертония, коронарная болезнь сердца. |
Примечания: Полидактилия (от поли... и греч. daktylos - палец), многопалость, наличие лишних пальцев на кисти или стопе;
Хорея Гентингтона является наследственным заболеванием, характеризующимся дегенерацией коры головного мозга. Заболевание приводит к непроизвольным хаотическим движениям и умственной деградации; на последней стадии наблюдается слабоумие;
Серповидная анемия одна из форм наследственной гемолитической анемии; Ретинобластома - злокачественная опухоль глаза, развивающаяся преимущественно в детском возрасте из тканей эмбрионального происхождения; Синдром Дауна,врожденное нарушение развития, проявляющееся умственной отсталостью, нарушением роста костей и другими физическими аномалиями.
Мультифакториальные нарушения обязательно имеют генетический компонент, но не могут быть описаны как просто менделианские. В таблице 10 приведены примеры всех трех видов наследственных нарушений. Действие радиации не имеет направленного характера, и значительное число мутаций может не приводить к каким-либо последствиям. Экспериментально установлено, что в первом поколении облученных организмов проявляется около половины всех выявляемых мутаций, остальные могут обнаружиться в течение следующих 15—20 поколений.
Новые признаки, возникающие в связи с мутацией, например у животных, могут быть и положительными и отрицательными. Но в большинстве случаев они отрицательны, часто проявляются в повышенной восприимчивости животных к заболеваниям, сокращением продолжительности жизни, возникновением злокачественных новообразований и другими патологическими состояниями.
Что касается диких животных, а также растений, микроорганизмов и вирусов, то здесь повышение уровня радиации будет иметь значение фактора, влияющего на темпы и формы эволюции. Попадая в условия повышенной радиоактивности, виды подвергаются широкому отбору, который идет на фоне повышенной изменчивости (радиомутабильности). В этих условиях отбор, уничтожая часть популяции, приводит к появлению свойств, нужных виду для обитания в новых условиях среды.
ВОПРОСЫ
- В чем заключается основной радиобиологический парадокс?
- Раскройте основное содержание теорий, объясняющих прямое действие радиации.
- Каковы основные положения теорий, объясняющих непрямое действие радиации на биологические объекты?
- Каковы опосредованные пути воздействия ионизирующего излучения на организм?
- Каков механизм биологического действия ионизирующего излучения?
- Назовите этапы развития радиобиологических эффектов во времени.
- Какие ткани и клетки животного организма наиболее чувствительны к ионизирующей радиации и с чем это связано?
- От каких факторов зависят репарационные (восстановительные) свойства живого организма?
- Каковы возможные последствия соматических и генетических мутаций?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др. «Сельскохозяйственная радиоэкология», М., 1991
2. Алексахин Р.М., Сироткин А.Н. «Чернобыльская катастрофа и аграрная наука». В сборнике «Чернобыль: долг и мужество», т.1. М.: 2001
3. Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. «Основы сельскохозяйственной радиологии». М., 1991
4. Балуев О.Т. «Радиобиология, радиоэкология и радиационная безопасность теплокровных». Учебное пособие, М.: Изд-во ЦПП, 1997, 179с.
5. Белов А.Д., Киршин В.А., Лысенко Н.П., Пак В.В., Рогожина Л.В. «Радиобиология», М.: Колос, 1999. –384с.
6. Борчук Н.И. «Медицина экстремальных ситуаций», Минск: «Вышэйшая школа», 1998.
7. Василенко И.Я., Василенко О.И. «Радиоактивный цезий» // Энергия: экономика, техника, экология, 2001.-№7.-С.16-22;
8. Василенко И.Я., Василенко О.И. «Стронций радиоактивный» // Энергия: экономика, техника, экология, 2002.-№4.-С.26-32;
9. Гродзинский Д.М., Гудков И.Н. «Защита растений от лучевого поражения».М.:Атомиздат, 1973, 232с.
10. Дубинин Н.П. «Эволюция популяций и радиация», М.: Атомиздат, 1966.- 742с.
11. «Закон о социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» (редакция на 26.04.2004 г.)
12. Клековкин Г.В. «Радиоэкология». Учебное пособие. Ижевск. Издательский дом «Удмуртский университет», 2004. – 206 с.
13. Лурье А.А. «Сельскохозяйственная радиология и радиоэкология», М., 1999
14. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99),
15. Плющиков В.Г. «Основы сельскохозяйственной радиоэкологии». М.: РУДН, 1995.-108с.
16. Пристер Б.С., Лощилов Н.А., Немец О.Ф., Поярков В.А. «Основы сельскохозяйственной радиологиия», Киев, 1991.
17. Радиоактивное загрязнение». Сайт Уральского государственного педагогического университета. Дистанционное образование: http://de.uspu.ru/Informatics/Metodes/OPD/F/07/3/295.htm
18. Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991-1995гг.М., 1991
19. «Руководство по организации по санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий при крупномасштабных радиационных авариях», Приказ №20 Минздрава от 24.01.2000г.
20. Торшин С.П., Смолина Г.А., Пельтцер А.С. Практикум по сельскохозяйственной радиологии. М.: Изд-во МСХА, 2004, - 82с,
21. Федосеев О.Н., Хурнова Л.М. «Прогнозирование и оценка обстановки при авариях на радиационно опасных объектах», Методические указания к выполнению курсовых и практических работ, Пенза, 2000.
22. Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. «Сельскохозяйственная радиология»: учебник для вузов. – М.: Дрофа, -2005.- 367с.
23. Эвембе.Д., Плющиков В.Г., Кузнецов А.В. «Учебное пособие по сельскохозяйственной радиологии» / Под редакцией Кузнецова А.В.. М.: Изд-во РУДН, 2005. – 70с.
24. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. «Радиобиологич человека и животных»: учебное пособие – М.: Высшая школа, 2004. –549с.
25. Яблоков А.В. «Миф о безопасности малых доз радиации». «Гражданская инициатива», №1(5), 2000 г.