Генетическое действие ионизирующих излучений

Мутагенное воздействие ионизирующей радиации впервые установили советские ученые Г.А. Надсон и Г.С. Филатов в 1925 г. в опытах на дрожжах. В 1927 г. это открытие было подтверждено Г. Меллером на классическом генетическом объекте - дрозофиле.

Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных перемен или мутаций (мутация - это всякое изменение наследственных структур). К ним относятся геномные мутации (кратные изменения гаплоидного числа хромосом), хромосомные мутации или хромосомные аберрации (структурные и численные изменения хромосом) и точковые или генные мутации (изменения молекулярной структуры генов).

Спектр мутаций, индуцированных ионизирующими излучениями, не отличается от спектра спонтанных мутаций.

Генные мутации. На основании количественного учета генных мутаций была установлена зависимость частоты их возникновения от дозы облучения. Многочисленные опыты с лабораторными животными позволили сделать вывод, что частота летальных мутаций в половых клетках возрастает прямо пропорционально дозе ионизирующего излучения. Экстраполяция этих данных приводит к выводу о том, что любая сколь угодно малая доза ионизирующего излучения повышает частоту мутаций по сравнению с уровнем спонтанных мутаций. Фракционирование дозы дает меньше мутаций, чем одномоментное облучение.

Хромосомные мутации. В результате действия ионизирующих излучений на хромосомы возникает большое количество хромосомных перестроек. Различные типы хромосомных перестроек по-разному зависят от дозы облучения. Частота хромосомных перестроек, происходящих в результате одиночного разрыва (например, деления-нехватки), находится в линейной зависимости от дозы. хромосомные перестройки возникают в результате обратимого нарушения в ядре клетки, вызванного облучением.

Во время воздействия ионизирующего излучения на ядро клетки могут возникать истинные и потенциальные разрывы хромосом. Последние, в зависимости от условий, складывающихся в клетке после облучения, могут реализоваться в истинные разрывы

или совсем не реализоваться

 Исходы поражений зародышевых и соматических клеток

Мутационные события в соматических клетках могут выражаться в гибели клеток (клеточные летали) или в приобретении клеткой новых наследуемых свойств, выводящих ее из-под контроля организма. Это находит свое выражение в процессах малигнизации. 3.3. Действие ионизирующих излучений на многоклеточный организм

Действие ионизирующих излучений на многоклеточный организм проявляется не только в реакции и последствиях, развивающихся в отдельных клетках и тканях, но и благодаря теснейшим связям и переплетениям их физиологических функций в организме в общих реакциях, присущих организму как единой сложной биологической системе. Как правило, существует определенная

зависимость между степенью, уровнем развития организмов и их чувствительностью к ионизирующей радиации. Так, одноклеточные организмы значительно устойчивее, чем многоклеточные; особо высокой радиочувствительностью обладают млекопитающие. Если, например, в качестве критерия радиочувствительности использовать такой показатель, как гибель 50% взятых в опыт особей на 30-й день наблюдения после общего γ-облучения (ЛД₅₀/₃₀), то он оказывается различным у отдельных классов живых организмов (табл. 2).

Причины различия в чувствительности живых организмов к излучению полностью до сих пор еще не выяснены. Неодинаковую чувствительность холоднокровных и теплокровных организмов пытаются объяснить низкой температурой тела и медленным обменом веществ у холоднокровных; вместе с тем температура тела и обмен веществ у птиц выше, но они и более устойчивы к действию излучения, чем млекопитающие.

Таблица 2. Чувствительность некоторых видов животного мира к ионизирующему излучению

Устойчивость к облучению насекомых и ракообразных объясняется присутствием в их организмах повышенных количеств ряда

веществ, которые обладают защитным свойством. Так, у насекомых отмечается высокое содержание каталазы, расщепляющей перекиси. У раков определенным защитным свойством обладают аминокислоты, амины и мелкие полипептиды, участвующие в регуляции осмотического давления (у млекопитающих регуляция осмотического давления осуществляется в первую очередь с помощью ионов Na, К, Mg и др.).

Определенную роль в радиочувствительности играет число хромосомных наборов в клетках организма. Так, диплоидные клетки более устойчивы, чем гаплоидные. Предполагают, что при одной и той же плоидности радиоустойчивость клетки прямо пропорциональна массе ядра, т.е. количеству ДНК.

Чувствительность млекопитающих к ионизирующему излучению зависит от физиологического состояния организма, условий его существования, индивидуальньгх особенностей. Более чувствительны к облучению новорожденные млекопитающие и старые животные; первые за счет повышенной митотической активности клеток (особенно чувствителен к облучению эмбрион животных и человека), вторые за счет ухудшения способности клеток и тканей организма к восстановлению. Существенно повышает радиочувствительность теплокровных беременность.

Проявления индивидуальной радиочувствительности (явление, которое до сих пор еще не имеет достаточного объяснения) выражается в том, что из многочисленной группы животных одного вида, даже выведенных путем близкородственного скрещивания, часть (хотя и незначительная) может погибнуть от облучения дозой, составляющей менее половины ЛД_50/30, а небольшой процент животных переживает облучение дозой, вдвое превышающей ЛД_50/30.