Классификация радиобиологических адаптаций

Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологических объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адаптацией ее форм – эндогенной, обра...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2005
Автор: Михеев, А.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2005
Назва видання:Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128002
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Классификация радиобиологических адаптаций / А.Н. Михеев // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 3, ч. 2. — С. 36-41. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-128002
record_format dspace
spelling irk-123456789-1280022018-01-02T03:03:02Z Классификация радиобиологических адаптаций Михеев, А.Н. Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологических объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адаптацией ее форм – эндогенной, обратной и абортивной адаптаций. Пропонується принципово нова класифікація адаптивних реакцій біологічних об’єктів, зокрема вважається за доцільне розрізняти адаптивні, гіпер- та гіпоадаптивні відповіді біосистем на вплив стресорів різної природи. Вказується на існування інших поряд з ординарною адаптацією її форм – ендогенної, оберненої та абортивної адаптації. In paper the new definition of adaptive reactions of biological objects is given essentially, in particular, it is offered to distinguish adaptive, giper- and gipoadaptive answers of biosystems to influence of stressors. It is underlined existence others alongside with ordinary adaptation of its (her) forms - endogenic, opposite and abortive adaptations. 2005 Article Классификация радиобиологических адаптаций / А.Н. Михеев // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 3, ч. 2. — С. 36-41. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128002 599:539.1.047 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологических объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адаптацией ее форм – эндогенной, обратной и абортивной адаптаций.
format Article
author Михеев, А.Н.
spellingShingle Михеев, А.Н.
Классификация радиобиологических адаптаций
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
author_facet Михеев, А.Н.
author_sort Михеев, А.Н.
title Классификация радиобиологических адаптаций
title_short Классификация радиобиологических адаптаций
title_full Классификация радиобиологических адаптаций
title_fullStr Классификация радиобиологических адаптаций
title_full_unstemmed Классификация радиобиологических адаптаций
title_sort классификация радиобиологических адаптаций
publisher Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate 2005
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128002
citation_txt Классификация радиобиологических адаптаций / А.Н. Михеев // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 3, ч. 2. — С. 36-41. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv AT miheevan klassifikaciâradiobiologičeskihadaptacij
first_indexed 2025-07-09T08:10:28Z
last_indexed 2025-07-09T08:10:28Z
_version_ 1837156146445549568
fulltext 36 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 УДК 599:539.1.047 КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ А. Н. Михеев Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, Киев Дается принципиально новое определение и классификация адаптивных реакций биологиче- ских объектов, в частности предлагается различать адаптивные, гипер- и гипоадаптивные ответы биосистем на влияние стрессоров. Указывается на существование иных наряду с ординарной адапта- цией ее форм – эндогенной, обратной и абортивной адаптаций. Общебиологическая проблема биологических адаптаций представляется особенно ак- туальной в связи усилением давления на биоту антропогенного пресса в виде экстремально высоких уровней техногенных воздействий физической, химической и биологической при- роды. Методология радиобиологических исследований обладает рядом преимуществ в ис- следовании феноменологии и механизмов биологической адаптации, разумеется на примере радиоадаптации. К числу таких приемов следует отнести четкие дозиметрические приемы, возможность количественно учитывать производимые облучением эффекты, разработанную терминологическую базу и т.д. Радиобиология, изучая явление радиоадаптации, к настоящему времени накопила уже достаточно экспериментального материала, чтобы поставить задачу классификации ее типов. Подобная классификация, как мы полагаем, будет иметь определенное эвристическое значе- ние и позволит ускорить процесс построения единой теории биологической адаптации. Традиционно под адаптированностью понимают такое состояние биологического объекта, в котором он «демонстрирует» повышенную по сравнению с исходной устойчи- вость к действию стрессоров. Однако, очевидно, можно утверждать и следующее: любой биологический объект, если он способен сохранять свою качественную специфичность и/или индивидуальность, то он, таким образом, является приспособленным (адаптированным) к комплексу внешних и внутренних факторов. Иначе говоря, биологический объект в состоя- нии приспособленности (адаптированности) по устойчивости сохраняет на прежнем (исход- ном, конститутивном, эндогенном, фоновом, контрольном) уровне значения своих структур- но-функциональных показателей (параметров, свойств). Очевидно также, что исходное состояние объекта может быть изменено под влиянием какого-либо экзогенного или эндогенного фактора и он в конечном итоге или на каком-либо этапе постфакторного периода будет обладать либо неизмененным уровнем устойчивости, либо измененным. Таким образом, в конкретный момент времени объект после воздействия какого-либо модифицирующего фактора пребывает в одном из следующих состояний: 1) исходной адаптации (адаптированности, приспособленности) по устойчивости (биологический объект обладает конститутивным, текущим, «контрольным» уровнем адап- тированности); исходная адаптированность (как, впрочем, и все другие виды адаптированно- сти) также может быть перекрестной, т.е. проявляться и по отношению к другим факторам; 2) гиперадаптации (сверхприспособленности) по устойчивости (соответствует состоя- нию эустресса по Г. Селье), при которой в той или иной степени повышена его исходная ус- тойчивость к последующим воздействиям того же или иного (перекрестная гиперадаптация по устойчивости) фактора; 3) гипоадаптации («недоприспособленности») по устойчивости (состояние дистресса по Г. Селье), связанной с понижением его исходной (текущей) устойчивости (аналогично – перекрестная гипоадаптация по устойчивости). В связи с этим в зависимости от типа дейст- вующего фактора и типа “приобретенной” адаптированности следует, например, говорить о гиперрадиоадаптированности, гипотермоадаптированности и т.д. КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 37 В биологической литературе, посвященной проблеме адаптации, практически не об- ращают внимания на то, что изменение степени приспособленности объекта некорректно описывать, употребляя лишь понятие «адаптированность», поскольку объект всегда нахо- дится (пока жив, специфически функционально активен и структурно индивидуален) в со- стоянии адаптированности. Мы же, говоря о гипер- или гипоадаптированности, подчеркива- ем необходимость характеризовать изменение исходного уровня адаптированности соответ- ствующими терминами. Особенно важно акцентировать внимание на этом вопросе при рассмотрении радио- биологических феноменов, что позволяет избежать неоднозначности часто употребляемого понятия «адаптивный ответ», которое неадекватно отражает наблюдаемый феномен (повы- шение уровня исходной адаптированности) в связи с тем, что, фактически, любая реакция объекта на воздействие адаптивна. Другое дело, в каком направлении изменится уровень ис- ходной приспособленности объекта. Все вышеизложенное относится к видам адаптации, которую мы называем онтогене- тической, поскольку она наблюдается в течение онтогенеза одного индивида. Не исключено, что такой подход применим и к генетической (филогенетической) адаптации. Во всяком слу- чае между онтогенетической и генетической адаптациями может больше сходства, чем раз- личий. Особенно это относится к связи состояния гипо- или гиперадаптированности с соот- ветствующими фазами перерегулировавания (гипо- и гиперкомпенсации) в динамике ответ- ной реакции объекта на стрессирующее воздействие. Таким образом, онтогенетическую адаптацию (в частном случае гиперадаптацию) следует определить как состояние биологического объекта, фиксируемое (тестируемое, вы- являемое) по какому-либо параметру и представляющее собой фазу сверхвосстановления значений этого параметра в переходном процессе, индуцированного надпороговым уровнем воздействия экзогенного или эндогенного фактора (стрессора), т.е. фактора, уровень дозы которого превосходит пороговое значение устойчивости конкретной биологической систе- мы, в которой увеличивается уровень исходной устойчивости объекта к повторному воздей- ствию того же или другого фактора (перекрестная или множественная адаптация). Естест- венно, что и сам процесс достижения состояния сверхвосстановления представляет собой адаптацию. Аналогичным образом можно определить и другие виды адаптаций. Имеющаяся сумма биологических знаний и результаты наших собственных радио- биологических экспериментов [1 - 10] позволяют констатировать наличие и других типов радиоадаптивных реакций биологических объектов. В настоящее время имеются основания говорить о существовании четырех фундаментальных адаптационных (радиоадаптивных) процессах, а именно об ординарной, эндогенной, обратной и абортивной адаптациях. Рас- смотрим их более подробно, дав определения и приведя экспериментальные данные в каче- стве иллюстраций. Ординарная адаптация. Данный тип адаптации является в настоящее время предме- том наиболее интенсивного изучения. В рамках этого типа адаптации, как указывалось вы- ше, следует выделять собственно адаптивную реакцию (ответ), при которой исходная при- способленность биологического объекта после модифицирующих влияний не изменяется, гиперадаптивный ответ, когда исходный уровень адаптированности объекта повышается, и гипоадаптивный ответ, при котором приспособленность падает. Наиболее изученными ас- пектами этого вида адаптации являются ее транзитивность (преходящий характер), связь с фазой гипервосстановления на адаптирующее воздействие, многоуровневый характер меха- низмов, неспецифичность, а также связь со спонтанными или индуцированными деградаци- онными процессами. На рис. 1. приведены типичные данные, иллюстрирующие проявление данного типа адаптаций. В опытах использовали семена и проростки ослинника двулетнего, которые облучали на гамма-установке «Исследователь» при мощности дозы 0,04 сГр/с. Се- мена после облучения проращивали по стандартной методике. После облучения проростки А. Н. МИХЕЕВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 38 выращивали в условиях водной культуры при постоянном освещении и постоянной темпера- туре 28 0С. Рис. 1. Динамика гиперрадиоадап- тирующего действия предварительного острого гамма-облучения семян ослин- ника двулетнего на длину первичного корешка: 1 - контроль (длину корешка на всем интервале наблюдения прини- мали за 100 %); 2 – облучение суточных проростков в дозе 15 Гр; 3 – облучение семян в дозе 2Гр с последующим облу- чением проростков, полученных из этих семян в дозе 15 Гр. Анализ данных, представленных на рис. 1, указывает на временный (преходящий, транзитивный) характер гиперрадиоадаптации, который, впрочем, на этапе максимального своего проявления может обеспечить дополнительные преимущества таких растений в экс- тремальных условиях, например открытого грунта. Эндогенная адаптация. Представляет собой спонтанный (самопроизвольный) про- цесс и результат перехода биологического объекта в состояние повышенной устойчивости (в частном случае гиперадаптированности). Очевидно, что эндогенную адаптацию следует, во- первых, рассматривать как проявление эндогенной ритмики устойчивости и, во-вторых, вы- делять три типа адаптированности: собственно адаптированность, гипер- и гипоадаптиро- ванность. Фактически ординарную адаптацию можно рассматривать как проявление эндо- генной адаптации с измененными под влиянием адаптирующего фактора параметрами (пе- риодом, амплитудой) эндогенной ритмики устойчивости. Так, в серии экспериментов с уско- ренным старением семян гороха нам удалось продемонстрировать «спонтанный» переход растительного объекта в состояние повышенной радиоустойчивости (рис. 2). Методика про- ведения эксперимента была идентич- на описанной выше с той лишь раз- ницей, что в качестве объекта были использованы семена и проростки го- роха сорта Комет урожая 2003 г. Рис. 2. Динамика влияния прогрева семян гороха сорта Комет при 57 0С на длину главного корня проростков до и после острого гамма-облучения облуче- ния 4-суточных проростков в дозе 15 Гр. Время (сут) предварительного прогрева: 1 – 0; 2 – 1; 3- 2; 4 – 3; 5 – 4. 70 80 90 100 110 120 0 2 4 6 8 Сут Длина, % 1 4 3 2 5 50 60 70 80 90 100 110 0 2 4 6 8 Cут Длина, % 1 2 3 КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 39 Превышение уровня контроля (кривая 1) кривой 2 после 4 сут наблюдения как раз и указывает на факт эндогенной гиперрадиоадаптации, разумеется, изученной в условиях ус- коренного старения семян, обусловленного гипертермическим воздействием, параметры ко- торого указаны в подписи к рис. 2. Следует также заметить, что семена (если судить по рос- товым параметрам проростков) на определенной стадии экспозиции в гипертермических ус- ловиях, переходят в состояние повышенной жизнеспособности, которое следует рассматри- вать как состояние спонтанной ювенилизации семян в указанных условиях хранения. Обратная адаптация. Представляет собой способность гиперадаптирующей дозы, которая в случае ординарной гиперадаптации применяется до тестирующего воздействия, уменьшать эффект тестирующей дозы в ситуации, когда гиперадаптирующая доза применя- ется после тестирующего влияния. Фактически, если в случае ординарной адаптации адапти- рующее воздействие выступает в роли профилактического (тренирующего, закаливающего) влияния, то в случае обратной адаптации сравнительно небольшая доза воздействия оказы- вает терапевтическое (в частном случае, радиотерапевтическое) воздействие. В основе меха- низма обратной адаптации, вероятно, лежит способность терапевтических влияний обеспе- чивать восстановление (репарацию) скрытых повреждений, индуцированных или стимули- рованных стрессирующими воздействиями. Факт существования обратной адаптации указы- вает на принципиальную незначимость порядка действующих факторов, по крайней мере, в ситуации, когда их влияние максимально сближено во времени. На рис. 3 приведены резуль- таты изучения этого типа адаптации. Методика проведения опытов аналогична вышеописан- ной. Рис. 3. Динамика влияния остро- го гамма-облучения на скорость роста первичного корня ослинника двулет- него при разных схемах облучения: 1 – необлученный контроль; 2 – пророст- ки, облученные в дозе 1 Гр; 3 – проро- стки, облученные в дозе 15 Гр; 4 – проростки, облученные в дозе 15 Гр и спустя 2 ч дополнительно в дозе 1 Гр. Видно (кривая 4), что дополнительное после основного облучение оказывает некото- рый радиозащитный эффект. Абортивная адаптация. Этот тип адаптации представляет собой своеобразную по- пытку биологического объекта после стрессирующего влияния к восстановлению как мини- мум исходной устойчивости (адаптированности). Поскольку реакция биологического объек- та на какое-либо влияние стрессора носит динамический и, что особенно важно, ритмиче- ский характер, то при определенных дозах стрессора на фоне стойкой или усиливающейся гипоадаптированности наблюдается временное повышение уровня приспособленности, ко- торое не достигает исходного ее уровня. Подтверждение данному положению видим на рис. 4. Видно, что примерно между 11 и 13 сут гипертермической обработки семян происходит некоторое повышение параметров жизнеспособности семян, которые, впрочем, не достигают даже исходного уровня. Следует заметить, что предположение о существовании абортивного типа адаптации основывается, в свою очередь, на предположении о прямой связи уровня адаптированности с 2 25 50 75 100 0 1 2 Скорость, % Сут 1 2 3 4 А. Н. МИХЕЕВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 40 параметрами фаз переходного процесса, индуцированного экзогенным или эндогенным фак- тором. Рис. 4. Влияние гипертерми- ческой обработки семян гороха сорта Комет при 62 0С на длину главного корня 3-суточных проро- стков: 1 – средняя длина по всем проросшим семенам; 2 – средняя длина по всем проращиваемым семенам. Кроме перечисленных типов адаптации, следует выделить еще два типа адаптации - активную и пассивную, каждая из которых представлена всеми рассмотренными типами адаптации. Они различаются между собой по задействованию энергозависимых механизмов (активная адаптация) или энергонезависимых механизмов. В последнем случае преимущест- венно имеет место "использование" биологическим объектом фактора времени. Таким образом, в качестве основного вывода следует констатировать факт существо- вания значительного разнообразия типов адаптивных реакций и вообще радиоадаптивных в частности, которые, в свою очередь, отражают многообразие многоуровневых механизмов реагирования биологических объектов на стрессирующие влияния экзогенной и/или эндо- генной природы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Костюк А.Н., Михеев А.Н. Проблема фенотипического стресса и адаптации у растений // Физиол. и биохим. культ. раст. – 1997. - Т. 29, № 2. - С. 81 – 92. 2. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Малиновский Ю.Ю., Гродзинский Д.М. Роль пролиферативной актив- ности меристематических клеток в обеспечении радиоадаптивного ответа растений // Доп. НАНУ. – 1998.- № 10. - С. 174 – 177. 3. Михеев А.Н. Механизмы формирования фенотипической адаптации растений // Междунар. конф. «Физиология растений – наука III тысячелетия”, Москва, 4 – 9 окт. 1999, т. I, с. 419 – 420. 4. Мiхєєв О.М., Гуща М.I., Шилiна Ю.В. Дослідження структури гіпо- і гіперкомпенсаторних фаз відповіді рослинних об'єктів на дію гамма-випромінювання з метою виявлення їх зв'язку зі ста- ном радіоадаптованості // Вісн. Київ. ун-ту. Біологія. - 2000. - Вип. 32. - С. 47 - 11. 5. Mikhyeyev A. Pylogenetic stress. // Int. conf. “Modern problems of radiobiology, radioecology and evo- lution”, dedicated to centurary of N.W.Timofeeff-Ressovsky, Sept. 6 – 9, 2000, Dubna, p. 130 – 131. 6. Mikhyeyev О., Guscha M., Shilina Y. Analysis of the hypo- and hypercompensatory phases of plant reaction on gamma-irradiation in the relations with radioadaptation response // 12th Congress of the FESP (21 - 25 Aug. 2000, Budapest): Abst. - 2000. – Р. 19 - 128. 7. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В Ендогенні та екзогенні фактори реалізації фенотипічного адаптаційного потенціалу рослин (теоретичні та експериментальні аспекти) // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. Т. 2. – К., 2002. – С. 82 – 87. 1 2 0 25 50 75 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Сут Длина, % 1 2 КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 41 8. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В. Зв’язок гіпо- і гіперкомпенсаторних фаз відповіді рослин на дію гамма-випромінювання зі станом радіоадаптованості // Фізіол. і біохім. культ. раст. – 2002. - Т. 34, № 2. - С. 127 – 131. 9. Міхєєв О.Н., Гуща М.І., Шиліна Ю.В. Клітинні механізми радіозахисної дії іонів кадмію на про- ростки гороху // Цитологія і генетика. – 2002. - Т. 37, № 4. - С. 26 - 32. 10. Михеев А.Н., Гуща Н.И., Шилина Ю.В. Состояние радиоадаптированности на разных стадиях ин- дуцированного острым γ-облучением переходного процесса у бактерий Escherichia coli JM 101 // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2004. – Т. 44, № 3. – С. 324 – 327. Поступила в редакцию 06.12.04, после доработки – 21.02.05. А. Н. МИХЕЕВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 3 Ч. 2 2005 42 28 КЛАСИФІКАЦІЯ РАДІОБІОЛОГІЧНИХ АДАПТАЦІЙ О. М. Міхєєв Пропонується принципово нова класифікація адаптивних реакцій біологічних об’єктів, зокрема вважається за доцільне розрізняти адаптивні, гіпер- та гіпоадаптивні відповіді біосистем на вплив стресорів різної природи. Вказується на існування інших поряд з ординарною адаптацією її форм – ендогенної, оберненої та абортивної адаптації. 28 CLASSIFICATION OF RADIOBIOLOGICAL ADAPTATIONS А. N. Mikhyeyev In paper the new definition of adaptive reactions of biological objects is given essentially, in particu- lar, it is offered to distinguish adaptive, giper- and gipoadaptive answers of biosystems to influence of stres- sors. It is underlined existence others alongside with ordinary adaptation of its (her) forms - endogenic, op- posite and abortive adaptations.