Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші

В огляді розглянуто опубліковані дослідження, пов'язані із впливом малих доз іонізу ючого випромінення на репродуктивну функцію організму мишей різних генотипів. Аналіз смбріогенетичних даних, які отримано на мишах як в модельних експериментах з малими дозами радіації, так і в 30-км зоні ЧАЕС...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	1995
Hauptverfasser:	Століна, М.Р., Соломко, О.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1995
Schriftenreihe:	Биополимеры и клетка
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155607
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші / М.Р. Століна, О.П. Соломко // Биополимеры и клетка. — 1995. — Т. 11, № 1. — С. 5-19. — Бібліогр.: 98 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-155607
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1556072019-06-18T01:26:34Z Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші Століна, М.Р. Соломко, О.П. В огляді розглянуто опубліковані дослідження, пов'язані із впливом малих доз іонізу ючого випромінення на репродуктивну функцію організму мишей різних генотипів. Аналіз смбріогенетичних даних, які отримано на мишах як в модельних експериментах з малими дозами радіації, так і в 30-км зоні ЧАЕС, дозволив зробити висновок про те, що генотоксичний ефект реалізується на рівні дестабілізації геному статевих та соматичних клітин зародків і дорослих тварин. Наслідками каріотипічної нестабільності часто є різноманітні генетичні аномалії, які ведуть до зниження репродуктивної функції тварин і зростання пренатальної загибелі їх нащадків. Обговорюються перспективні напрями вивчення віддалених генетичних наслідків хронічної дії іонізуючих випромінень в малих дозах на організм ссавців. В обзоре рассмотрены опубликованные исследования, связанные с влиянием малых доз ионизирующего излучения на репродуктивную функцию организма мышей различных генотипов. Анализ эмбриогенетических данных, полученных на мышах как в модельных экспериментах с малыми дозами радиации, так и в 30-км зоне ЧАЭС, позволил сделать вывод о том, что генотоксическин эффект реализуется на уровне дестабилизации генома половых и соматических клеток зародышей ? взрослых животных. Следствием кариотипической нестабильности часто становятся различные генетические аномалии, ведущие к снижению репродуктивной функции животных и росту пренаталыюй гибели их потомков. Обсуждаются перспективы направления изучения отдаленных генетических последствий хронического действия ионизирующих излучений в малых дозах на организм млекопитающих. Publications dealing with the effect of low-dosed irradiation on the reproductive function of mice are briefly reviewed. The analysis of the embryogenetical data obtained on mice in model experiments with low doses of radiation, as well as in 30-km Chernobyl zone, made us to conclude that the resulting genetical effect of these doses is the instability of germ and somatic cells of embryos and adults. Different genetical abnormalities leading to the inhibition of reproductive function and the increasing of progeny death, are the result of induced karyotype instability. The discussion emphasizes on the new directions of such investigations. 1995 Article Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші / М.Р. Століна, О.П. Соломко // Биополимеры и клетка. — 1995. — Т. 11, № 1. — С. 5-19. — Бібліогр.: 98 назв. — укр. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0003CC http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155607 575.167+575.224+575.17 uk Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	В огляді розглянуто опубліковані дослідження, пов'язані із впливом малих доз іонізу ючого випромінення на репродуктивну функцію організму мишей різних генотипів. Аналіз смбріогенетичних даних, які отримано на мишах як в модельних експериментах з малими дозами радіації, так і в 30-км зоні ЧАЕС, дозволив зробити висновок про те, що генотоксичний ефект реалізується на рівні дестабілізації геному статевих та соматичних клітин зародків і дорослих тварин. Наслідками каріотипічної нестабільності часто є різноманітні генетичні аномалії, які ведуть до зниження репродуктивної функції тварин і зростання пренатальної загибелі їх нащадків. Обговорюються перспективні напрями вивчення віддалених генетичних наслідків хронічної дії іонізуючих випромінень в малих дозах на організм ссавців.
format	Article
author	Століна, М.Р. Соломко, О.П.
spellingShingle	Століна, М.Р. Соломко, О.П. Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші Биополимеры и клетка
author_facet	Століна, М.Р. Соломко, О.П.
author_sort	Століна, М.Р.
title	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші
title_short	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші
title_full	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші
title_fullStr	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші
title_full_unstemmed	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші
title_sort	генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	1995
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155607
citation_txt	Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші / М.Р. Століна, О.П. Соломко // Биополимеры и клетка. — 1995. — Т. 11, № 1. — С. 5-19. — Бібліогр.: 98 назв. — укр.
series	Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv	AT stolínamr genetičnínaslídkidíííonízuûčogoopromínennâvnizʹkihdozahnareproduktivnufunkcíûorganízmumiší AT solomkoop genetičnínaslídkidíííonízuûčogoopromínennâvnizʹkihdozahnareproduktivnufunkcíûorganízmumiší
first_indexed	2025-07-14T07:48:46Z
last_indexed	2025-07-14T07:48:46Z
_version_	1837607762635259904
fulltext	УДК 575.167+575.224+575.17 М. Р. Століна, О. П. Соломко ГЕНЕТИЧНІ НАСЛІДКИ ДІЇ ІОНІЗУЮЧОГО ОПРОМІНЕННЯ В НИЗЬКИХ ДОЗАХ НА РЕПРОДУКТИВНУ ФУНКЦІЮ ОРГАНІЗМУ МИШІ В огляді розглянуто опубліковані дослідження, пов'язані із впливом малих доз іонізу ючого випромінення на репродуктивну функцію організму мишей різних генотипів. Ана ліз смбріогенетичних даних, які отримано на мишах як в модельних експериментах з малими дозами радіації, так і в 30-км зоні ЧАЕС, дозволив зробити висновок про те, що генотоксичний ефект реалізується на рівні дестабілізації геному статевих та сома тичних клітин зародків і дорослих тварин. Наслідками каріотипічної нестабільності часто є різноманітні генетичні аномалії, які ведуть до зниження репродуктивної функ ції тварин і зростання пренатальної загибелі їх нащадків. Обговорюються перспективні напрями вивчення віддалених генетичних наслідків хронічної дії іонізуючих випромі- нень в малих дозах на організм ссавців. Вступ. Дослідження генотоксичної дії іонізуючого випромінення здійс нюються у двох напрямках. Один з них — вивчення наслідків гострої дії значних доз опромінювання на індивідуальному і популяційному рівнях. Цей напрям відносно добре опрацьовано, і результати ВІДПО ВІДНИХ досліджень досить широко репрезентовано в публікаціях таких організацій, як Об'єднаний Національний Науковий Комітет з Атомної радіації (UNSCAR, USA), Міжнародна комісія з Радіологічного захис ту (ICRP) і т. і. Значно меншу увагу приділено другому напрямку — вивченню генетичних ефектів, індукованих внаслідок хронічного низь- кодозового опромінювання [1], та їх віддалених наслідків в поколіннях. Такий розрив між рівнем дослідженості двох напрямів легко по яснити відносною простотою моделювання гострої променевої дії та інтерпретації отримуваних при цьому результатів в термінах пошко джень матеріалу спадковості — молекул ДНК- Однак, як правило, по шкодження ДНК в клітинах-мішенях супроводжується їх загибеллю, що обумовлює, імовірно, незначний внесок грубих пошкоджень гене тичного матеріалу в покоління соматичних та генеративних клітин. Що стосується генетичних ефектів хронічного опромінення, то такі дослідження тільки починаються. Труднощі тут пов'язані із складністю моделювання умов хронічного опромінювання та невивченістю спричи нюваних ними змін в біологічних об'єктах. Останнє зумовлює відсут ність характеристик, які можна було б використовувати як стандартні специфічні показники наявності певних змін. Є підстави вважати, що спектр індукованих опромінюванням мутацій може істотно відрізняти ся від тих, що виникають спонтанно [2]. Очевидно також, що генетич ні наслідки дії радіонуклідів можуть зводитися не лише до пошкоджен ня власне молекул ДНК, а реалізуватися на надхромосомному рівні шляхом, наприклад, впливу на системи клітинного поділу і пошкоджен ня механізмів передачі генетичної інформації дочірнім клітинам. Мутагенний вплив факторів навколишнього середовища на статеві клітини та ембріогенез ссавців. Забруднення навколишнього середови ща супроводжується внесенням в біосферу радіаційних та хімічних агентів, під впливом яких поступово зростає частота появи генетичних аномалій в популяціях живих організмів. За сучасними уявленнями про природу крапкових та хромосомних мутацій внаслідок генотоксич- © М. Р. Століна, О. П. Соломко, 1995 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1995. Т. П. № 1 а ної дії факторів навколишнього середовища, весь тягар спадкових за хворювань в популяціях людини етіологічно розподіляється на три кла си [3]: 1) менделююча патологія (доля серед усіх захворювань скла дає 1,25%); 2) хромосомна патологія (0,4%); 3) мультифакторіальна патологія (70 %) . Але при значній гетерогенності людської популяції важко відокремити частку мутацій de novo від їхньої тотальної кіль кості. Виключення складають тільки домінантні та зчеплені із статтю мутації. Крім того, більшість летальних мутацій або ж мутацій, що індукують різні форми статевої стерильності, в популяції людини прак тично не може бути зареєстрованою [4]. Відомо, що мутагени навколишнього середовища здатні індукува ти мутаційні процеси як в соматичних, так і в статевих клітинах. За літературними даними [5, 6], 81 % усіх хромосомних аномалій та 20 % порушень у одиничних генах фіксуються як de novo мутації в генетич ному апараті репродуктивних клітин. На нашу думку, недостатність та обмеженість відомостей щодо даних генотоксичної дії мутагенних фак торів навколишнього середовища на генетичний апарат людини може пояснюватися: а) складністю визначення розмірів популяції, підданої дії конкретних мутагенних факторів; б.) гетерогенністю популяцій за генотипічними ознаками, походженням та віком; в) неможливістю ви користання ряду генетичних, ембріологічних та молекулярно-біологіч них методів на людині як об'єкті досліджень. Виходячи з цього, для вивчення спадкових ефектів генотоксичних факторів навколишнього середовища необхідними стали модельні комплексні дослідження на ссавцях. Оскільки найбільш генетично вивченою лабораторною твариною серед ссавців є миша, вона служить поки що єдиним модельним об'єк том, на якому інтенсивно вивчається генотоксичний вплив радіації на спадковість [7]. Розвиток біології та медицини показав непридатність безпородних мишей для ряду комплексних експериментів і сприяв ство ренню інбредних ліній тварин як нової експериментальної моделі [8]. Необхідно із множини інбредних ліній мишей вибрати найбільш вив чені в серії ембріологічних і генетичних досліджень, що проводилися як в системі in vivo, так і in vitro. При цьому лінії повинні бути кон трастними за рядом таких характеристик, як швидкість розвитку за родків, радіаційна чутливість, алелі генів гістосумісності і т. і. Це не обхідно для ідентифікації феноменологічних ефектів і ефектів, обумов лених лінійною приналежністю тварин [9]. Для вивчення мутаційних процесів у статевих клітинах мишей іс нує ряд міжнародних стандартних методів. Тестування in vivo стабіль ності геномів зародкових клітин включає цитогенетичний аналіз спер- матоцитів, тести на індукцію мутацій в специфічних локусах, домінант них леталей (доімплантаційна загибель зародків) і наслідуваних транс- локацій [10]. При дослідженні генетичних пошкоджень, індукованих генотоксичними агентами (мутагенами) в постмейотичних статевих клі тинах мишей, було знайдено, що мутаційний тиск продовжувався до четвертого покоління і проявлявся в летальних мутаціях (крім домі нантних леталей, елімінованих з Fi на стадіях раннього ембріогенезу) [11]. Надходження мутагенів до організму самиці до або під час за пліднення дозволяє визначити ступінь мутабільності геному яйцеклі тини. В роботах останніх років було знайдено, що у Fi-нащадків са миць, підданих дії генотоксичних агентів, частота домінантних скелет них мутацій достовірно вища контрольного рівня [12], а за результа тами тестування на наявність рецесивних мутацій в специфічних локу сах материнський геном у зиготах більше піддається індукованому му тагенезу, ніж батьківський [13]. Але детальніше хотілося б зупинитися на використанні аналізу рівня ембріональних втрат, а саме — тесту на домінантні летальні мутації (ДЛМ). Цей тест є необхідним і першим кроком при вивченні генетичних ефектів у статевих клітинах. Адже ін дуковані порушення в геномі гамет здатні, не впливаючи на процеси запліднення, призводити до загибелі нащадків вже на перших етапах 6 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № 1 ембріонального розвитку. Звичайно, за рівнем ембріональних втрат в потомстві від схрещування тварини, підданої впливу генотоксичного агента, з інтактною, судять про частоту виникнення ДЛМ у статевих клітинах мишей [14]. Однак загальноприйнята схема парувань самців інбредних ліній (або Fi-гібридних лінійних самців) з безпородними самицями (або Fi-гібридними тваринами) не враховує ефекту батьків ського гетерозису за репродуктивними ознаками [15]. Показано [16, 17], що найчастіше наявність ДЛМ обумовлена хромосомними абера ціями, або анеуплоїдністю гамет, внаслідок чого порушується процес нормального проходження клітинних поділів ембріону. Таким чином^ тест на ДЛМ можна використовувати при дослідженні тварин обох ста тей, а позитивні результати, отримані при його запровадженні, є необ хідним базисом при вивченні спадкових ефектів генотоксичних агентів [18, 19] на статеві клітини самців та самиць. Однією з найцікавіших проблем ембріогенетики є питання про «частку участі» чоловічої та жіночої гамет у розвитку нового організ му. Дослідження мутаційних процесів у зародкових клітинах самців та самиць здійснюється в системі in vivo з урахуванням різниці в пове дінці первинних статевих клітин в залежності від місця їхнього дифе ренціювання. Відомо, що первинні статеві клітини в яєчниках зародку вступають у мейотичну профазу на пізній стадії ембріонального роз витку і ще до народження тварини досягають стадії діплотени [20]. У самців диференціювання фолікулярного епітелію (клітин Сертолі) здійснюється поступово' протягом препубертантного періоду і завершу ється у момент появи в сім'яних канальцях першої партії сперматого- ніїв: у мишей — на 14—16-у добу постнатального розвитку [21]. Та ким чином, при народженні самиці всі яйцеклітини в неї знаходяться на одній стадії розвитку, а у самців процеси сперматогенезу, що вклю чають послідовні стадії поділу та визрівання від стовбурових сперма- тогоніїв до сперматозоїдів, носять перманентний характер. При спробі оцінки генетичного ризику за результатами, отримани ми на стовбурових клітинах ссавців, слід надавати великого значення специфічним особливостями статевих клітин. Зокрема, справжнім бар'є ром між кров'яним руслом та сім'яниками є з'єднання клітин Сертолі. За межами цього бар'єру знаходяться ранні сперматоцити, сперматиди і сперматозоїди, а стовбурові клітини на стадії диференціювання ін тенсивно обмиваються лімфою. Тому ефективність бар'єру може роз глядатися тільки для сперматоцитів та наступних стадій розвитку клі тин [22]. На думку Расселла із співавт. [19], більшість сполук, які індукують локусоспецифічні мутації в постстовбурових клітинах, най активніша на стадіях ранніх сперматозоїдів та пізніх сперматид. Ре човини, мутагенні в стовбурових сперматогоніях, не мають чіткої спе цифічності в постстовбурових клітинах. Виходячи з аналізу розмірів пошкоджень і розподілу мутацій між локусами, автори доходять вис новку про те, що природу індукованих мутацій визначає стадія гамето генезу, а не мутаген. Існує різниця між премейотичними і постмейотич- ними, але не між стовбуровими та постстовбуровими клітинними стадіями. Досить новим явищем у дослідженнях з мутагенезу є мутації пев ного типу: з високою частотою індуковані загибель та аномалії миши- них зародків після обробки генотоксичними агентами на стадії зиготи. Механізм індукції таких аномалій повинен відбивати генетичні особ ливості, а не умови впливу. Такі аномальні зиготи дуже схожі з вели ким класом мертвонароджень та вад розвитку людини, природу котрих не визначено [23]. Вивчення розвитку зигот in vitro дозволяє вирізнити ефекти гено токсичного впливу мутагенних факторів на гамети, зародки або ж ста теві органи самиці [24, 25]. Крім того, при цьому стає можливим ана ліз проходження кожної доімплантаційної стадії на рівні генетич них та епігенетичних процесів, які забезпечують нормальний розви ток ссавців [17]. Але слід зауважити, що при створенні комплексних ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. .№ .1 7 моделей для вивчення генетичних механізмів ранніх етапів ембріоге незу визначальним фактором є здатність гамет до запліднення, а зи гот— до культивування in vitro. Складність реалізації штучного за- пліднення полягає в тому, що успіх у здійсненні даного етапу обумов лений лінійною приналежністю гамет [26, 27], а культивування зигот можливе лише при відсутності двоклітинного блоку (зупинки дроб лення зигот на стадії двох бластомерів), що також пов'язано з гено- типічними особливостями конкретної інбредної лінії [28]. Оже, незважаючи на різну природу мутагенних факторів навколиш нього середовища, існують певні генетичні закономірності відповіді ор ганізму на мутагенну дію. Такі ефекти можна ідентифікувати за до помогою специфічних ембріогенетичних досліджень, які включають тес тування запліднюючої здатності гамет та динаміки розвитку зародків в системах in vivo та in vitro. При співставленні на молекулярно-генетичному рівні геномних по шкоджень, що висвітлюються в різноманітних тестах на мутагенність, виділено ряд типів — крапкові мутації, часткові генні делеції, велико масштабні делеції, транслокації, нерозходження хромосом, мітотична рекомбінація і конверсія генів. Для кожної тест-системи клітин ссав ців необхідно визначати ймовірний спектр типів геномних пошкоджень, і , грунтуючись на ньому, проводити міжтестове порівняння даних сто совно генотоксичного ефекту [29]. Останній висновок набуває велико го значення у зв'язку із проведенням аналізу генотоксичного впливу низьких доз сумісного зовнішнього та внутрішнього опромінення на репродуктивну функцію ссавців. Використання ж у модельних дослі дженнях мишей інбредних ліній є загальноприйнятим і, на нашу дум ку, надає можливість розрізнення генотипічних та феноменологічних особливостей відповіді організму як генетичної системи на генотоксич- ну дію низькодозового опромінення. Малі дози радіаційного опромінення та їх генотоксичний вплив на репродуктивні органи, гамети і ембріони мишей. Всі живі організми на Землі піддаються хронічній дії природного радіаційного фону іоні зуючих випромінювань у малих дозах — 1—5 мГр/рік. За прийнятою шкалою низькими (або малими) дозами опромінення вважаються су марні дози до 1 Гр [ЗО—32]. Але на характер кривих «доза — ефект», за результатами експериментальних та епідеміологічних даних [33], впливають також потужність та якість випромінення, а також біоло гічні фактори. Якщо співвіднести всі ці показники з появою тих чи ін ших пошкоджень в клітинах, то для одного типу пошкоджень вихід буде малим, а для іншого — значним. Кузін запропонував малими вва жати дози іонізуючого випромінення, вищі фонових на 1—3 порядки [34]. За Спітковським [35], поняття «малі дози» повинно визначатися мінімально можливою кількістю діючого початку. Тоді по відношенню до нього одні об'єкти будуть чутливими, а інші — ні. При цьому погли нена мікрооб'ємом (клітиною) енергія є дозонезалежною величиною, яку автори запропонували назвати дозою однієї події — ДОП. Ця ве личина буде залежати від якості опромінення, довжини пробігу та тра єкторії частинки в досліджуваному мікрооб'ємі і т. і., тобто вона є сто- хастичною величиною. Таким чином, у діапазоні малих доз при збіль шенні останніх від фонових значень до межі (ДОП), яка лімітує цей діапазон, дозозалежною величиною є кількість клітин, що зазнали дії опромінення в малій дозі, а не середня кількість пошкоджень у кожній клітині. Для аналізу шляхів модифікації мутагенних процесів при дії ра діації в малих дозах на клітину найважливішого значення набуває по ложення про те, що первинні пошкодження в ДНК мають неінформа- тивний характер. Мутації виникають тільки при фіксації цих пошко джень [36]. Механізми перетворення первинних пошкоджень ДНК в му таційні зміни в цілому, і особливо при дії малих доз радіації, складні ї поки що вивчені недостатньо. На сьогоднішній день в експериментах з низькими дозами радіації знайдено п'ять типів залежності частоти 8 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № I мутаційних подій на одиницю дози: 1) вона може бути незалежною від дози; 2) зменшуватися; 3) зростати; 4) не викликати мутації на рівні низьких доз, визначаючи цим наявність порогу дози; 5) малі дози да ють сигнал для задіяння індукованих систем репарації, котрі можуть знижувати кількість мутацій від наступної дії значних доз [37, 38]. При цьому вирішальне значення мають дані з індукованого мутагене зу в статевих клітинах, оскільки мутації, які з'явилися в них, можуть зберігатися протягом всього репродуктивного періоду. Таким чином, вивчення генотоксичних ефектів хронічного низькодозового опромінен ня є засобом пошуку генів, які контролюють гаметогенез, запліднення та ранні етапи ембріогенезу. Першим етапом при вивченні генотоксичної дії іонізуючого опро мінення на процеси ембріогенезу ссавців є визначення ступеню проник нення радіоактивних ізотопів від материнського організму до плоду. Відомо [39], що опромінення самок мишей малими дозами радіації в період вагітності призводить до виникнення таких залежних від дози ефектів, як пороки розвитку, загибель ембріонів під час вагітності або одразу після народження, зміни росту, будови чи функцій органів пло ду. Різниця в ефектах зовнішнього та внутрішнього опромінення є на слідком відмін в проникності плаценти і накопиченні радіонуклідів на різних стадіях вагітності, а також в дозах опромінення на тканини ор ганізму матері. З метою визначення рівня радіаційного пошкодження різних ембріональних органів багатьма авторами було здійснено ряд модельних експериментів на самицях мишей різного строку вагітності [40—42]. На нашу думку, особливий інтерес являють результати наступ них модельних експериментів. Мейсоном із співавт. [43] було показа но, що при надходженні Ри-239 в кількості ЗО Бк/кг до організму са миць на 13-у добу вагітності у їхніх нащадків— мишей лінії С57В1/6 — кількість цього ізотопу перед народженням становить близько 0,4 % на плід, при цьому 95 % Ри-239 утримується в плаценті, а печінка ем бріону є органом, який піддається найбільшому радіаційному ризику. І хоча плацента захищає ембріони від надходження радіонукліду, од нак у нащадків у віддалені строки вплив на гемопоетичні тканини є порівнянним з ефектом опромінення у дорослих мишей [44]. При хро нічному введенні вагітним мишам Ат-241 було показано [45] зростан ня трансплацентарного переходу ізотопу із збільшенням строку вагіт ності, а, за даними [46], навіть через 25 тижнів після введення цього ізотопу у нащадків реєструвалися радіаційні пошкодження клітин кіст кового мозку. За даними [47], величина переходу крізь плаценту ізо топів Са-45, Sr-85, Ва-140 може бути зіставленою з показником абсорб ції цих радіонуклідів з шлунково-кишкового тракту. Інші автори [48] вивчали поведінку радіоцезію, радіостронцію і радіойоду при надхо дженні цих ізотопів у різні строки вагітності до організму самиць ми шей. Авторами показано, що накопичення радіостронцію пов'язано із розвитком скелету плоду і зі збільшенням кісткової маси, а радіойоду — з розвитком щитовидної залози. Таким чином, в ряді робіт приведено дані про те, що плацента є відносним бар'єром для надходження у плід радіоізотопів. Але наслідки пренатального опромінення ссавців можуть проявлятися і у віддалені строки — протягом постнатального розвитку тварин. При опроміненні мишей на різних стадіях вагітності стає можли вим визначення генотоксичних радіаційних ефектів у ембріонів. За да ними [49], опромінення вагітних самиць в доімплантаційний період (З—4 доби вагітності) приводить до значного зростання пренатальної загибелі і до затримки розвитку плоду. При дослідженні низьких доз іонізуючого опромінення як фактора, що впливає на ранні етапи ем бріогенезу, слід враховувати існування достовірної дозової залежності частоти загибелі зародків на доімплантаційній стадії при опроміненні в дозах до 1 Гр и значно менш виявленої, починаючи з дози 3 Гр, — в постімплантаційний період [50, 51]. Аналіз репродуктивної функції мишей, підданих до або після запліднення низькодозовому рентгенів- ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. И. № 1 9 ському опроміненню, показав відсутність порівняно з контролем змін стерильності і показника постімплантаційної загибелі нащадків [51]. Таким чином, наслідком радіаційного впливу іонізуючої радіації в ма- лих дозах може бути зміна рівня доімплантаційних втрат у потомстві опромінених тварин. Крім того, оскільки формування первинних стате вих клітин ссавців здійснюється протягом ембріогенезу, низькодозове опромінення в цей період може призводити до пошкодження генетич ного апарату зародкових статевих клітин — гоноцитів, і ці пошкоджен ня реалізуватимуться у статевозрілих нащадків у вигляді відхилень у показниках функцій репродукції. Кінцевий вихід генетичних аномалій при опроміненні in vivo гоно цитів та їхніх попередників визначається рядом факторів: генетичною радіочутливістю опромінених клітин, вихідною кількістю гоноцитів або їхніх попередників, ступенем інтенсивності систем репарації в цих клі тинах, вибірковою елімінацією клітин з пошкодженим геномом [52, 53]. Зіставлення різноманітних ефектів у статевих клітинах мишей, що зна ходилися під впливом іонізуючого випромінення в межах малих доз на різних стадіях поділу і визрівання, з даними в контрольних вибір ках дозволило виявити ряд генетичних порушень, обумовлених впли вом радіації на генетичний апарат гамет, зигот та ембріонів. У народжених самиць мишей ооцити знаходяться на різних стаді ях профази мейозу, а в яєчниках дорослих самиць — на різних ступе нях зрілості (в основному—примордіальні— на диктіатній стадії). Встановлено, що кількість життєздатних ооцитів знижується експонен- ційно із зростанням дози опромінення [54]. При опроміненні низьки ми дозами радіації різних за віком самиць було знайдено, що частота мутацій в ооцитах народжених самиць достовірно перевищує частоти «історичного» контролю і значно нижча такої в зрілих та зріючих ооци тах [53]. Аналіз індукованих геномних мутацій та структурних анома лій хромосом у незрілих мишиних ооцитах виявив дозозалежне збіль шення гіперплоїдії (АІ+1) І структурні хромосомні порушення. В той же час в експериментах з ооцитами різного ступеню зрілості було від мічено тільки структурні аномалії хромосом [55]. Крім того, автори зазначеної роботи вважають, що виснаження пулу ооцитів не пов'яза не з впливом раннього віку самиць на нерозходження хромосом. При визначенні генетичних ефектів малих доз іонізуючої радіації, які призводять до аномалій клітинного поділу на доімплантаційних стадіях ембріогенезу, виявилося, що суттєвими факторами є не ліній на належність тварин, а стать та вік. Так, наприклад, було показано [56], що у мишей лінії 101/Н висока радіочутливість є характерною для стовбурових сперматогоніїв і не спостерігається на інших стадіях сперматогенезу, при цьому ооцити мають нормальну здатність до від новлення радіаційних генетичних пошкоджень. Порівнюючи дані, от римані в експериментах із статевими клітинами мишей 101/Н та інших інбредних ліній, автори дійшли висновку, що варіації лінійної радіо чутливості пояснюються присутністю визначеної частки радіочутливих клітин. При вивченні генетичної чутливості ооцитів різного ступеню зрілості [57] з'ясувалося, що цей показник у незрілих та визріваючих ооцитів відрізняється мало. В експериментах по заплідненню «моло дих» (відразу після овуляції) ооцитів і через 12 год. після овуляції («старих» ооцитів) було знайдено [58], що використання опромінених сперматозоїдів призводить до затримки в інтерфазі 27 % зигот із «ста рих» ооцитів і тільки 7 % — з «молодих». Однак з'ясувалося, що по ряд із ступенем зрілості ооцитів, що беруть участь у заплідненні, сут тєвим є вік самиці-донора [59]: в статевих клітинах самиць 9—11-мі сячного віку частота індукованих опроміненням хромосомних аберацій достовірно вища, ніж в диктіатних ооцитах 3-місячних тварин. В дослідженнях мутагенної дії малих доз іонізуючого випромінен ня та інкорпорованих радіонуклідів на різні стадії сперматогенезу бу ло виявлено різноманітні пошкодження геному чоловічих гамет [60]. У опромінених самців мишей аналізували зв'язок між порушеннями 10 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № 1 синаптонемального комплексу (СК) та хромосомними абераціями в ме тафазі 1. Після низькодозової радіаційної дії на стадії стовбурових клітин спостерігалося вдвічі більше пошкоджень в СК, ніж в метафаз- них хромосомах. Опромінення перед стадією лептотени приводило до збільшення із зростанням дози порушень як в СК, так і в хромосомах.. Після опромінення в профазі мейозу виявлялася множина типів пошко джень в СК і хромосомах, а дія іонізуючого випромінення на стадії зиготени індукувала з високою частотою хромосомні мультиваленти. Базуючись на отриманих результатах, автори припускають існування різниці в реакції статевих клітин на низькодозове опромінення в стадії профази і метафази 1 і можливість елімінації пошкоджених гамет. В ін шій роботі [61] було показано, що частота хромосомних аберацій в первинних сперматоцитах знижується із зростанням часу після опро мінення, а найбільш радіосенситивною є стадія вторинного спермато- циту, причому остання чутливіша, ніж стадія вторинного ооциту. Наслідком описаних вище генетичних порушень гамет можуть бу ти різноманітні аномалії, що виникають у процесі запліднення і роз витку зигот, зміни в здатності клітин зародків до проліферації та ди ференціювання, які проявляються в ембріональних втратах. Заплід нення та культивування до двоклітинної стадії зигот, отриманих від опромінених на стадії діакінезу метафази 1 ооцитів, показали [62], що 12 % зародків мають гіперплоїдний каріотип, який призводить, як ві домо, до гальмування швидкості дроблення бластомерів і, у підсум ку,— до преімплантаційної загибелі зародків. Аналіз каріотипічної мінливості клітин ембріонів, отриманих в результаті запліднення ін тактних ооцитів опроміненими сперматозоїдами (доза опромінення — 0,1—0,5 Гр), показав дозозалежне збільшення частоти стрічання ане- уплоїдних каріотипів у 10-денних зародків від 1,3 до 3,5% [63]. Останнім часом почали з'являтися роботи, в яких вивчення швид кості проліферації бластомерів ембріонів, отриманих після схрещуван ня опромінених тварин з інтактними, здійснювали за допомогою агре- гаційних химер [64, 65]. Через 6—8 тижнів після опромінення мишей їхні статеві клітини використовували для запліднення in vivo або in vitro. Химери формували шляхом об'єднання 4—8-клітинних ембріонів від опромінених самців чи самиць з міченими FITC клітинами ембріо нів контрольної групи. Після ЗО—40 год. культивування підраховували загальну кількість клітин у химер та частку немічених клітин. Аналі зуючи результати, отримані на химерах, при опроміненні in vitro до- імплантаційних зародків та результати опромінення статевих клітин in vivo, автори приходять до висновку про те, що низькі дози опромінен ня пригнічують здатність клітин до проліферації. При вивченні радіо чутливості чоловічого та жіночого геномів у період від запліднення in vitro до ранньої пронуклеарної стадії [66, 67] знайдено, що до почат ку згаданої стадії радіочутливість жіночого геному вища від такої чо ловічого. Радіочутливість по мірі формування пронуклеусів зростає, частота хромосомних обмінів різко падає через 2 год. після запліднен ня, а через 5 год. обміни стають рідкими. Таким чином, зростання ра діочутливості та зниження індукції обмінів хромосомного типу на про- нуклеарній стадії можуть бути тісно пов'язаними зі змінами конфігу рації хроматину в пронуклеусі і з репараційною здатністю на стадії, яка передує синтезу ДНК- В зв'язку з описаним вище великий інтерес має робота [68], в якій автори вивчали вплив ряду методологічних фак торів (використання природної або гормон-стимульованої овуляції, за пліднення in vitro, умови опромінення) на радіочутливість зигот ми шей. Було встановлено, що найвищий ступінь синхронності розвитку ембріонів досягається використанням запліднення in vitro або культи вуванням зародків зі стадії зиготи, порівняння ж впливу опромінення зигот in vivo та in vitro не засвідчило зростання радіочутливості опро мінених in vitro ембріонів. Отже, результати, отримані в системі in vit ro при вивченні впливу хронічного іонізуючого випромінення в малих дозах на процеси запліднення та розвитку доімплантаційних зародків, 3SSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. И. № 1 И можуть використовуватися при обговоренні запліднюючої здатності га мет від опромінених донорів та доімплантаційного розвитку опроміне них in vitro зигот. Таким чином, аналіз модельних досліджень, пов'язаних з гепоток- сичною дією низьких доз іонізуючого опромінення на репродуктивні ор гани, гамети та ембріони мишей різних генотипів, дозволяє зробити пев ні висновки: 1) вивчалися генетичні наслідки лише гострого або короткостро кового низькодозового опромінення; 2) аналізувалися гамети та зиготи опромінених тварин, іноді — їх Fi-нащадків; 3) результати досліджень часто залежали від лінійної приналеж ності мишей, внаслідок чого можливим був аналіз отриманих даних в межах генотипічних особливостей; 4) кількість аберацій в гаметах та зиготах є більшою від очікува ної, оскільки в цих випадках активізація ДНК-репаративних систем по винна була б призводити до зниження виходу пошкоджень; 5) в генеративних та соматичних клітинах опромінених тварин за фіксовано множину хромосомних аномалій, частота стрічання котрих суттєво вища сподіваної; 6) встановлено негативну дію малих доз радіації на "проліферацію ембріональних клітин, наслідком якої є гальмування та зупинки поді лів доімплантаційних ембріонів; 7) показано правомірність зіставлення даних, отриманих в систе мах in vivo та in vitro. Результати генетичних досліджень на мишах в зоні впливу ЧАЕС та деякі висновки з аналізу літературних даних. Огляд радіаційних аварій, які мали місце у світі за останні 50 років, показав [69], що принаймні шість з них призвели до значного забруднення навколиш нього середовища і опромінення великих груп населення малими до зами іонізуючої радіації. Але для визначення тератогенних і генетичних ефектів опромінення людської популяції та розробки методів радіацій ного захисту населення необхідним етапом є проведення модельних експериментів на ссавцях з екстраполяцією отриманих результатів що до радіочутливості гамет та плоду на людину [34, 70]. Новий етап у вивченні генотоксичного впливу іонізуючого випромінення на статеві клітини ссавців розпочався у зв'язку з дослідженням наслідків аварії на Чорнобильській АЕС. При обговоренні питань генетичного ризику при дії дуже малих доз радіації було відзначено [71], що сучасні оцін ки генетичних наслідків впливу таких доз далеко не безсумнівні. Оче видно, саме відсутність інформації про ознаки, зміна яких могла б бу ти специфічно пов'язаною з впливом хронічних і низьких доз радіонук лідних ефектів, може обумовлювати наявність протиріч у ряді популя ційних даних. Наприклад, відсутність характеристик несприятливих вагітностей у людей, що перенесли атомні вибухи в Японії, і в кон трольних групах [72]. Однак зафіксовано: зниження чисельності по томства ряду видів сільськогосподарських тварин на 10—25 % у зв'яз ку з Чорнобильською аварією [73]; відсутність статистично вагомого збільшення частот онкологічних захворювань серед нащадків людей, що перенесли вибухи ядерних бомб [72]; зростання частоти лейкемій у дітей працівників атомних станцій [2]. Таким чином, специфіка добору тест-об'єкту пов'язана з тим, що, як і всі інші ознаки, чутливість до генотоксичного впливу хронічного низькодозового випромінення неоднакова і залежить від генетичних відмін організму. Остання теза отримала своє підтвердження при по рівняльному аналізі впливу радіаційного забруднення на популяції різних видів мишовидних гризунів, відловлених у 1986—1989 pp. в райо нах зони впливу ЧАЕС. У самців домових мишей було зареєстровано лінійне зниження маси сім'яників із зростанням радіоактивного забруд нення ділянок відлову [74], а достовірне збільшення домінантних ле тальних мутацій у самців спостерігалося тільки при максимальній по- 12 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № Г тужності дози опромінення (150—200 мР/год). В той же час, частота виникнення реципрокних транслокацій в сперматоцитах. залишалася незначною, досягаючи лише 1,4 % у самців з найзабруднішої ділянки. У роботі [75] наведено результати вивчення динаміки накопичення ін корпорованих радіонуклідів, рівня аберацій хромосом, у клітинах кіст кового мозку та обліку аномальних головок сперматозоїдів (АГС) в популяціях жовтогорлої миші та європейської рудої польовки з районів Гомельської області (характеризуються високим рівнем забруднення за Cs-137). Показано, що руда польовка накопичує велику кількість ра діонуклідів і демонструє підвищену чутливість до генотоксичної дії ра діації. У природних популяціях цих тварин, підданих протягом 10—12 генерацій хронічній дії малих доз зовнішнього та внутрішнього опро мінення, рівень хромосомних аберацій у 3—4 рази перевищував кон трольний, а облік АГС показав зростання частоти аномалій у 2—4 ра зи. Таким чином, при виконанні основної умови проведення експери ментів— хронічного опромінення (протягом поколінь) мишей з при родних популяцій з'ясувалося, що різні види гризунів демонструють значні відміни за чутливістю до генотоксичної дії відносно низьких доз сумісного іонізуючого опромінення. Крім того, відомо, що природні по пуляції характеризуються значним гено- та фенотипічним поліморфіз мом. Це значно ускладнює здійснення генетичних досліджень і робить практично неможливим проведення комплексних ембріо- та цитогене- тичних експериментів. Іншим напрямком аналізу генотоксичного ефекту низьких доз ра діації в зоні впливу ЧАЕС стали експерименти на лабораторних ми шах [76—78]. За умов проведення досліджень, статевозрілих мишей кількох лабораторних ліній експонували протягом 14—34 діб в при родних умовах району ЧАЕС. Далі аналізували генетичні порушення в статевих клітинах експонованих тварин та їхніх Fi-нащадків. В екс периментах за участю гібридних Fr-тварин (СВАХС57В1/6) було за фіксовано, що мутагенний ефект випромінювань був відносно низьким і суттєво не зростав при збільшенні ступеню забрудненості ділянки. Серед самців, підданих дії підвищеного фону радіації на початковому етапі ембріогенезу, було знайдено гетерозиготи за реципрокними транс- локаціями. У гібридних (СВАВ6) та лінійних С57В1 самиць при пару ванні через місяць після закінчення експозиції (потужність дози на по верхні грунту ділянки, де у клітках утримувалися тварини,— 60 мР/год) доімплантаційні втрати перевищували, а постімплантацій- ні не відрізнялися від контролю. На думку авторів [78], остаточні вис новки стосовно залежності генетичного ефекту від генотипу викорис таних тварин зробити важко, оскільки частина мишей загинула через нестійкість до погодних умов в період експозиції. Треба підкреслити, що автори досліджували вплив радіації саме на статевозрілих тварин, коли яйцеклітини самиць вже пройшли стадії визрівання та росту, а статеві клітини самців опромінювалися зі стадії стовбурових спер- матогоніїв. Відомо, що плідність найповніше відображає взаємовідносини тва рин з біотичними та абіотичними факторами навколишнього середови ща. Це наявне положення й спонукало Ч. Дарвіна до висновку про те, що основним результатом природного добору є не стільки збереження життя окремої особи, скільки «її успіх у забезпеченні себе нащадка ми» [79]. Репродуктивна функція у домашніх тварин, в тому числі ла бораторних мишей, значно змінилася в порівнянні з такою в їх диких пращурів. Антропогенний вплив спричиняє зміни у сезонності розмно ження тварин, дезинтегруючи генотип [80, 81], що супроводжується перебудовою кореляційних систем нормального онтогенезу, зміною фе- нотипічного прояву окремих генів та їх комплексів, зміщенням порогу реактивності генетико-фізіологічних систем організму [82]. На жаль, ми не знайшли в науковій літературі даних стосовно плідності протя гом життя тварин, чий неонатальний розвиток проходив в умовах хро нічної дії низьких до генотоксичних факторів фізичної або хімічної ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № 1 13 природи. За даними [83], зареєстровано достовірне зниження кількості народжених у самиць мишей CC57W/Mv з чорнобильської експеримен тальної популяції, яке зберігалося протягом трьох поколінь досліджу ваних тварин. Крім того, показано вірогідне зниження плідності фер тильних самиць генотипу CC57W/Mv, яке фіксувалося протягом трьох поколінь мишей з чорнобильської експериментальної популяції. Таке зниження реєструвалося за показниками «кількість погонів протягом репродуктивного періоду» та «кількість народжених у погоні». При об говоренні отриманих результатів слід враховувати, що при вивченні наслідків комбінованої дії 1-131 та Sr-137 на овогенез у зрілих щурів через 1—12 місяців після закінчення експозиції [84] було виявлено ви соку чутливість примордіальних ооцитів до опромінення: значні струк турні зміни відмічалися у віддалені строки спостереження (6—12 мі сяців) — зменшувалася кількість всіх типів фолікулів, розросталася тканина строми яєчників. Відомо [14, 85—87], що подібний ефект мо же обумовлюватися зростанням рівня до- або післяімплантаційних втрат у потомстві тварин, які перебували під впливом іонізуючої ра діації як генотоксичного агента. При аналізуванні репродуктивної функції у трьох поколінь мишей CC57W/Mv з чорнобильської експери ментальної популяції [88] було зафіксовано достовірне зниження по казників «кількість погонів на самицю» та «кількість народжених у по гоні». Зміна останнього є наслідком зростання рівня доімплантаційних втрат (в 2—3 рази) в потомстві тварин обох статей. З'ясувалося, що генотоксичний ефект низькодозового хронічного опромінення реалізу ється на стадіях формування первинних статевих клітин: для самиць — на ембріональному етапі розвитку, а для самців — з першого місяця постнатального періоду [89, 90]. При культивуванні зигот CC57W/Mv, отриманих від опромінених батьків, виявилося, що їхня життєздатність в системі in vitro значно знижена [91]. Належність донорів сперматозоїдів до чорнобильської експериментальної популяції менш негативно впливає на розвиток ем бріонів, починаючи з двоклітинної стадії. Зиготи, отримані від схре щення «чорнобильської» самиці з «київським» самцем, мають in vitro значно знижену життєздатність як на одно-, так і на двоклітинній ста дії. Найвищі доімплантаційні втрати при культивуванні зафіксовано для зигот, отриманих від обох опромінених батьків, тобто відбувалося складання ефектів опромінення. Аналогічні за наслідками результати спостерігалися багатьма авторами [92—94] при культивуванні гомо- та гетерозигот генотипів С57В1/6, BALB/c, Fl (C57B1XBALB) і Fl (BALBXC57B1): наявність материнського генотипу BALB/c значно знижувала життєздатність зародків при культивуванні, найвищий же рівень доімплантаційних втрат було зареєстровано для гомозигот BALB/c [95]. Таким чином, було показано, що зниження плідності ми шей лінії CC57W/Mv з чорнобильської експериментальної популяції за різними характеристиками в системах in vivo та in vitro співпадає з описаними міжлінійними відмінами таких характеристик у батьків ських ліній BALB/c і С57В1/6. На думку авторів, подібний ефект мо же обумовлюватися епігенетичними механізмами спадковості на рівні геномного імпринтингу. На користь такого припущення свідчать ре зультати досліджень [96], в яких показано, що геноми яйцеклітин та сперміїв метильовані по-різному, але у випадку материнського геному тип метилювання повністю проявляється протягом ембріогенезу нащад ків, у випадку ж батьківського — тип метилювання, зареєстрований в геномі сперматозоїдів, зазнає подальших модифікацій у процесі роз витку ембріона. Крім того, отримані дані [91] свідчать про те, що хро нічне опромінювання в малих дозах призводить до глибокої дестабілі зації геному: в клітинах кісткового мозку хронічно опромінених тва рин частка метафазних пластинок з диплоїдним числом хромосом ві рогідно менша, ніж в контрольній групі; статистично достовірно зросла кількість поліплоїдних клітин. В клітинах опромінених тварин спосте рігається підвищена частота міжхромосомного злиття за типом роберт- 14 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № 1 сонівських транслокацій, різко зросли відносно контрольної групи час тоти метафаз з хромосомними абераціями (хроматидні розриви, деле- ції, фрагменти, кільцеві Хр) і з порушеною синхронністю розщеплення центромерних районів хроматид. За даними, отриманими в останні ро ки в області радіаційної цитогенетики, в нормальних за радіочутливіс тю диплоїдних клітинах ссавців під впливом низькодозового іонізую чого опромінення зі значною частотою виникають різноманітні пошко дження ДНК — одно- та двонитчасті розриви, модифікації основ і т. і. [97]. Значну частину хромосомних аберацій складають обміни [98], для здійснення яких необхідні два хромосомних розриви. Більшість по одиноких хромосомних розривів возз'єднується в первинному вигляді (реституція), тобто вони є сублетальними пошкодженнями. Кожен роз рив може увійти у потенціально летальну пару розривів, якщо відстань між ними буде достатньою для взаємодії. Помилкове з'єднання хромо сомних кінців у парі розривів призводить до хромосомних обмінів, при близно половина з яких (а саме: асиметричні обміни) летальна для клітин. Таким чином, в проведених дослідженнях з'ясовано, що хронічне іонізуюче опромінювання в малих дозах викликає істотну дестабіліза цію геному статевих та соматичних клітин мишей інбредних ліній. Ви ходячи з цього можна припустити, що певний внесок у порушення ран нього ембріонального розвитку вносить пошкодження механізмів нор мального поділу клітин, яке спостерігається в клітинах кісткового моз ку мишей під впливом хронічного опромінювання. Проведений аналіз опублікованих наукових даних цього напрямку дозволив зробити деякі наступні узагальнення. Підвищення радіаційного фону внаслідок аварій на атомних стан ціях призвело до того, що основним генотоксичним агентом навколиш нього середовища багатьох регіонів Землі стало низькодозове радіа ційне випромінювання. Його вплив на генетичний апарат людини мо же бути оцінений за результатами модельних експериментів, які прово дяться на класичному об'єкті — лабораторних мишах інбредних ліній. Одним з основних напрямків генетичних досліджень стало вивчення мутагенної дії низьких доз іонізуючого випромінення на генетичний апарат репродуктивних органів дорослих тварин, їх статевих клітин та ембріонів. При інкорпорації радіонуклідів практично відсутній трансплацен- тарний бар'єр і, таким чином, дії радіаційного опромінення піддають ся первинні статеві клітини зародків. При гострому та короткостроковому низькодозовому іонізуючому опроміненні мишей різного генотипу виявлено молекулярно-генетичні порушення хромосомного апарату статевих та соматичних клітин за родків і дорослих тварин на хромосомному та генотипічному рівнях. Наслідками таких порушень часто стають різного роду каріотипічні аномалії, які ведуть до часткової втрати фертильності, затримки проліферації клітин ембріонів і, в кінцевому результаті,— до зни ження показників репродукції та зростання пренатальної загибелі нащадків. В дослідженнях практично відсутні комплексні моделі з одночас ним використанням в експериментах мишей різних генотипів. Це не до зволяє облічувати і вирізнювати генотипічні та феноменологічні ефек ти низькодозового опромінення, а в кінцевому підсумку — наявність чи відсутність епігенетичних механізмів відповіді геномів гамет та зарод ків на мутагенну дію радіації як генотоксичного агента. На жаль, практично не проводилися дослідження мутагенної дії хронічного низькодозового опромінювання мишей різного генотипу про тягом хоча б 5—8 поколінь, що не дає можливості вивчити віддалені наслідки генотоксичного впливу радіації на спадковість ссавців і вия вити можливі механізми репарації та адаптації на геномному, клітин ному і організменному рівнях. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. 11. № 1 15 М. R. Stolina, A. P. Solomko THE GENETICAL EFFECT OF CHRONICAL IONIZING IRRADIATION IN LOW DOSES ON MICE REPRODUCTIVE FUNCTION S u m m a r y Publications dealing with the effect of low-dosed irradiation on the reproductive function of mice are briefly reviewed. The analysis of the embryogenetical data obtained on mice in model experiments with low doses of radiation, as well as in 30-km Chernobyl zone, made us to conclude that the resulting genetical effect of these doses is the instability of germ and somatic cells of embryos and adults. Different genetical abnormalities lea ding to the inhibition of reproductive function and the increasing of progeny death, are the result of induced karyotype instability. The discussion emphasizes on'the new direc tions of such investigations. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Oftedal P. Biological low-dose radiation effects / / Mutat. Res.—1991.—258.— P. 191—205. 2. Sankaranarayanan K. Ionizing radiation and genetic risk//Ibid.— P. 3—122. 3. Sankaranarayanan K. Estimated of genetic risk of exposure to ionizing radiation and their use in radiation protection: the 1992 status / / J . Radiol. Prot.— 1992.—12, N 3,—P. 129—136. 4. Shelby M. D., Bishop J. В., Mason J. M., Tindall K. R. Fertility, reproduction, and ge netic disease: Studies on the mutagenic effects of environmental agents on mamma lian germ cells//Environ. Health Perspect.— 1993.— 100.— P. 283—291. 5. Crow J. F., Denniston C. The mutation component of genetic damage / / Science.— 1981.—212.—P. 888—893. 6. (J. S. Congress. Office of Technology Assainment. Technologies for detecting heri table mutations in Human beings. Report no. OTA-H-298. U. S. Goverment Printing Office.—Washington : DC, 1986. 7. Ehling U. H. Germ-cell mutations in mice: standards for protecting the human ge- nome// Mutat. Res.— 1989.—212, N 1.—P. 43—53. 8. Staas J. Standardized nomenclature for inbred strains of mice: Seventh Listing / / Cancer Res.— 1972.—40, N 7.—P. 2083—2128. 9. Robl / . M., Lohse-Heideman J. K., First N. L. Strain differences in early mouse emb ryo development in vitro: Role of the nucleus // J. Exp. Zool.— 1988.—247, N 3.— P. 251—256. 10. Oleson F. B. Overview of in vitro mammalian testing systems//Environ, and Мої. Mutagenes.— 1989.—Suppl. N 14.—P. 146—151. 11. В ARC Highlights. Transmissible genetic^ damage following paternal post-meiotic ex posure of Swiss mice.— Bombay, 1989.— P. 178—180. 12. Selby P. V., Generoso W. M., Raymer G. D. et at. Ethylnitrosourea (ENU) exposure of early mouse zygotes induces a high frequency of dominant skeletal mutations / / Environ, and Мої. Mutage.— 1991.— 17, Suppl. N 19.—P. 67—69. 13. Russell L. В., Bangham J. W. The paternal genome in mouse zygotes is less sensitive to ENU mutagenesis than the maternal genome//Mutat. Res. Fund, and Мої. Mech. Mutagen.—1991.—248, N 1.—P. 203—309. 14. Шевченко В. А., Померанцева M. Д. Генетические последствия ионизирующих из лучений.—М. : Наука, 1985.—280 с. 15. Onishl F., Mikami Н. The paternal heterozis on reproductive functions in mice/ / Jap. J. Zootech. Sei.— 1990.—.61, N 10.—P. 897—901. 16. Bremen J. G., Payne M. S., Jones K. P. et al. Studies on chemically induced dominant lethality. 1. The cytogenetic basis for MMS-induced dominant lethality in postmeiotic male germ cells//Mutat. Res.—1975.—33.—P. 239—250. 17. Katoh M., Cain К. Т., Hughes L. A. et al. Female-specific dominant lethal effects in mice / / Ibid.— 1990.—230.—P. 205—217. 18. Bishop J. B.t Shelby M. D. Mammalian heritable effects research in the national to xicology program / / Bundury report 34: Biology of mammalian germ cell mutagene sis.— New York : Cold Spring Harbor, 1990.— P. 425—435. 19. Russell L. В., Russell W. L., Rinchik E. M. et al. Factors affecting the nature of in duced mutation / / Ibid.— P. 271—289. 20. Wai-Sum O., Baker T. G. Initiation and control of meiosis in Hamster gonads in vitro I/ J. Reprod. Fert.— 1976.— 48.— P. 399—401. 21 Almond D. G., Singh R. P. Development of the Sertoli cell in the fetal mouse// Acta Anat.— 1980.—106.—P. 246—250. 22. Bridges B. A. Aspects of germ cells relevant to mutagenic risk evaluation: some con cluding remarcs.— New York : Conf. Cold Spring Harb. Plainview, 1990.— P. 451 — 454. 23". Veneroso W. M., Rutledge J. C.t Aronson F. Developmental anomalies: Mutational consequence of mouse zygote exposure//Ibid.— P. 311—319. 16 ISSN '0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. П . № 1 24. Ocncroso W. М-., Ruiiedge /. С; Cain К. f. et al. Exposure bf female mice to etfnlene oxide within hours after mating leads to fetal malformations and death//Mutat. Res.— 1987.— 176.— P. 269—274. 25. Generoso W. M., Rut ledge J. C, Gain К. Т. et al. Mutagene-induced fetal anomalies and death following treatment of females within 'hours after maiting// Ibid.— і 988.— 199.—P. 175—181. 26. Dandekar P. V'., Glass R. H. Development of mouse embryos in vitro is affected by strain and culture medium / / Gamete Res.— 1987.— 17.— P. 279—285; 27. Chatol C. L., Lewis J. L., Torres I. et al. Development of 1 -cell embryos from diffe rent strains of mice in CZB mediun//Biol. Reprod — 1990.— 42, N 3.—P. 432—440. 28. Goddard M. /., Pratt H. P. Control of events during early cleavage of the mouse embryo: an analysis of the «2-cell block»//J. Embryol. Exp. Morph.— 1983.— 73.— P. 111 — 133, 29. Moore M. M., Fuscoe J. C, Hozier / . C, et al. Spectrum of genetic damage defected by mammalian cell mutation assays//Environ, and Moh Mutagenes.— 1991.— 17, Suppl. N 19.—P. 53. 30. Prosser J. S., Lloyd D. C, Edwards A. A. A comparison of chromosomal and micro- nuclear methods for radiation accident dosimetry / / Radiat. Prot.— Theory and Praci.: Proc. 4th Int. Symp. Soc. Radiol. Prot.—Bristol; iNew York, 1989.—P. 133—136. 31. Bender M. A., Awa A., Brooks A. L. et al. Current status of cytogenetic procedures to detect and quantify previous exposures to radiation: A summary / / Неї till Phys.— 1991.—60, N 1.—P. 3—5. 32. Macklis R. M., Beresford B. Radiation hormesis//J. Nucl. Med.—1991.—32, N 2.— P. 350—359. 33. Oftedal P. A holistic view of low-level radiation effects in biological systems / / Can. J. Phys.— 1990.—68, N 9.—P. 974—978. 34. Кузин A. M. Действие 'атомной р.адиащии в малых дозах на ібиоту /'/ Радиобиоло гия.— Л991.— 31, № 2.—С. 175—179. 35. Спитковский Д. М„ Лунга И. М., Шишкин С. С. и др. (Генетические эффекты от действия малых доз ионизирующих излучений: проблемы клеточного ответа и (Под ходы к их (Изучению /,/ Веста. Рос. Акад. Мед. Наук.— 1992.— №4.— С. 39—46. 36. Дубинина Л. Г., Курашова 3. И., Волкова И. В., Дубинин Н. П. Малые дозы иони зирующих излучений и индуцибельная система репарации//ДАН СССР.— 1990.— 311, № 2.—< С. 481—4:83. 37. Дубинин И. П. Действие малых доз и загрязнение биосферы мутагенными факто рами //Успехи ісоврем. (биологии.— 1990.— 109, № 3.— С. 323—338. 38. Филиппович И. В. Феномен адаптивного ответа клеток в радиобиологии//Радио биология.— 1991.—31, № 6.—С. 803—в 14. 39. Sikov М. R. Hazards and risks from prenatal irradiation: Empihasis on internal ra dionuclide exposures//Radiat. Prot. Dosim.—1992.—41, N 2—4.—P. 265—272. 40. Harrison J. D., Morgan A., Haines J. W. et al. Fetal uptake of plutonium and polo nium in animals and estimates of doses to humans / / Int. J. Radiat. Biol.—1991.— 60, N 3.— P. 555—559. 41. Morgan A., Harrison J. D., Stather J. W. Doses to the human fetus from plutonium intakes during pregnancy//Radiat. Prot. Bull.— 1990.— iN 114.—P. 10—14. 42. Tao Feng, Zhu Shoupeng. The effect of pregnancy and lactation on accumulation of Pm-147 in mice / /Chin. J. Radiol. Med. and Prot.—1991.—11, N 4.—P. 242—245. 43. Mason T. M., Lord B. L, Molineux G. et al. Alpha-particle irradiation of haemopoietic tissue in pre- and postnatal mice. II. Effects of mid-term contamination with Pu-239 in utero/ / Int . J. Radiat. Biol.—1992.—61, N 3.—P. 393—403. 44. Mason T. M., Humphreys E. R., Lord B. I. Alpha-particle irradiation of haemopoietic tissue in pre- and postnatal mice. I. Distribution of plutonium-239 after mid-term contamination//Ibid.— 1991.— 59, N 2.—P. 467—478. 45. Van Der Heuvel R., Vander P. F. et al. 241 Am distribution and retention in preg nant mice, in their offspring and in non-pregnant mice//Radiat. Prot. Dosim.— 1992.—41, N 2—4.—P. 137—142. 46. Lardon F., Van Der Heuvel R., Schoeters G. et al. Effects of 241 Am on haemopoietic and stromal stem cells in mice after foetal and perinatal radioactive contamination / / Belg. J. Zool.— 1990.— 120, N 1.—P. 77—78. 47. Taylor D. M., Bligh P. H. The transfer of Ca-45, Sr-85 and Ba-140 from mother to newborn in rats/ /Radiat . Prot. Dosim.—1992.—41, N 2—4.—P. 143—145. 48. Sikov M. R., Meznarich H. K., Traub R. J. Comparison of placental transfer and localization of caesium, strontium and iodine in experimental animals and women / / Int. J. Radiat. Biol.—1991.—60, N 3.—P. 553—555. 49. Uma D. P., Prakash H. M. Effect of low dose of 7 kVp X-rays on the intrauterine development of mice//Experientia.—1990.—46, N 5.—P. 511—513. 50. Muller W.-U., Streffer C. Lethal and teratogenic effects after exposure to X-rays at various times of early mouse gestation//Teratology.— 1990.— 42, N 6.— P. 643— 650. 51. Бочарова Л. П., Василенко О. В., Стрельникова Н. К. Зависимость изменений ре продуктивной функции мышей от дозы локального облучения, проведенного в раз ные сроки до и после зачатия / / Радиационная гигиена.— Л., Ш89.— С. 75—8)1. 52. Jung Т., Streffer С. Association of protein phosphorylation and mitosis in normally dividing and X-irradiated 2-cell mouse embryos//J . Reprod. and. Fert. Abst. Ser.-~ 1989.—N 3.—P. 18—21. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. T, 11. № і 2 - 4-935 17 53. Selby P. В., Lee S. S., Kelly E. M. et ai. Specific-locus experiments show that fe male miice exposed near the time of birth to low-LET ionizing radiation exibit both a low mutational response and a dose-rate effect / / Mutat. Res. Fund, and Мої. Mech. Mutagen.— 1991.— 249, N 2.— P. 351—367. 54. Satow У., Hori H., Lee J.-Y. et al. Effect of tritiated water on female germ cells: Mouse oocytes killing and R B E / / Int. J. Radial. Biol - 1989 -56 , N 3 . - P. 2M-- 299. 55. Griffin C. S., Tease C, Fisher G. The effect of low-dose X-irradiation on numerical and structural chromosome anomaly induction in mouse immature oocytes//Mutat. Res.— 1990.— 231, N 2.—P. 137—142. 56. Cattanach B. M.t Rasberry C, Beechly C. Factors affecting mutation induction by X-rays in the spermatogonial stem cells of mice of strain 101/H//Biol. mammal. germ cell mutagenesis.— New York: Conf. Cold Spring Harbor, 1990.— P. 209—218. 57. Straume Т., Kwan T. Ch., Goldstein L. S. et al. Measurement of neutron-induced ge netic damage in mouse immature oocytes//Mutat. Res. Fund, and Мої. Mech. Mu tagen.—1991.—248, N 1.—P. 123—133. 58. Boerjan M. L., Saris L. A. The effects of spermatozoa irradiation with X-rays on chromosome abnormalities and on development of mouse zygotes after delayed fer tilization//Mutat. Res. DNAging.—1991.—256, N 1.—P. 49—57. 59. Tease Ch., Fisher G. The influence of maternal age on radiation-induced chromosome aberrations in mouse oocytes//Mutat. Res. Mutat. Res. Lett.— 1991.— 262, N 1.— P. 57—62. 60. Baker L. C., Soniag M. R., Allen J. W. Stage-specific damage to synoptonemal comp lexes and metaphase chromosomes induced by X rays in male mouse germ cells / / Radiat. Res.—1991.—125, N 2.—P. 187—196. 61. Cai L., Wang M., Wang X. Comparison of radiation-induced chromosome aberrations in germ cells of mice//Chin. J. Radiol. Med. and Prot.—1990.— 10, N 6.—P. 379— 382. 62. De Boer P., Van Der Hoeven N. Chromosome damage and non-disjunction measured at the first cleavage division in normal and chromosomal ly mutant female mice irradiated at the diakinesis .stage of female meiosis//Mutat. Res. Fund, and Мої. Mech. Mutagen.—1991.—248, N 1.—P. 155—162. 63. Ondrussekova K. /., Konecna H. Frequency of chromosomal non-disjunction after low-dose irradiation in mice//Mutat. Res. Environ. Mutagenes. and Related Subj.— 1989.—216, N 5.—P. 303—305. 64. Wiley L. M. What is the radiosensitive target of mammalian gametes and embryos at low doses of radiation? / / Biol, mammal, germ cell mutagenesis.— New York: Conf. Cold Spring Harbor, 1990.—P. 299—310. 65. Warner P., Wiley L. M., Ondiz D. J. et al. Paternally inheridated effects of gamma radiation on mouse preimplantation development detected by the chimera assay/ / Radiat. Res.— 1991.— 128, N 1.— P. 48—58. 66. Straume T.} Raabe O. G., Walsh K. G., Wiley L. M. Inherided effects from irradiated mouse immature oocytes detected in aggregation embryo chimeras//Mutat. Res.— 193.—287.—P. 243—251. 67. Matsuda Y., Seki N., Utsugi-Takeuchi T. et al. Changes in X-ray sensitivity of mouse eggs from fertilization to the early pronuclear stage, and their capacity//Int. J. Ra diat. Res.— 1989.—55, N 2.—P. 233—256. 68. Jacquet P., Grinfeld S. Influence of some methodological factors on the radiosensi- tivity of the mouse zygote//Teratology.—1990.—42, N 4.—P. 453—462. 69. Nenot J. S. Overview of the radiological accidents in the world, updated December 1989//Int . J. Radiat. biol.— 1990.—57, N 6.—P. 1073—1085. 70. Mole R. H. Consideration sur le development humain in utero. Applications a la protection radiologique//J. Radiol.— 1991.— 72, N 12.—P. 689—696. 71. Treatment of extremely low doses//Radiol. Prot. Bull.—1990.—N 109.—P. 3—4. 72. Neel J. V., Schull W. J., Awa A. A. et ai The children of parents exposed to atomic bombs: estimated of the genetic doubling dose of radiation for humans / / Amer. J. Hum. Genet.—1990.—46.—P. 1053—1072. 73. Oftedal P. The Chernobyl accident: Fallout and possible effects in Norwau // Low dose radiation.— London : Tylor and Francis, 1989.— P. 143—153. 74. Рамайя Д К., Померанцева М. Д., Шевченко В. А. Генетические последствия ава рии на Чернобыльской АЭС у домовых мышей / / Эволюц. и генет. исследования млекопитающих: Тез. докл. Всесоюз. .совещ.— Владивосток, 1990.— Ч. 2.— С. 143— 145. 75. Рябоконь Н. И. Сравнительный анализ влияния (радиационного загрязнения на по пуляции двух видов мышевидных грызунов / / V I Съезд Бел. ОГиС: Тез. докл.— Минск, 1992.—С. .16. 76. Померанцева М. Д., Тестов Б. И., Рамайя Л. К. и др. Генетические нарушения у лабораторных мышей, экспонированных в районе Чернобыльской АЭС//Цитология и генетика.— 1990.—24, № 4—С. 46—50. 77. Померанцева М. Д., Чехович В. А., Рамайя Л. К. и др. Генетические эффекты у мышей, экспонированных в 10-километровой зоне Чернобыльской АЭС / / Генети ка.— 1990.—26, № 10.— С. 1870—1875. 78. Чехович А. В., Померанцева М. Д., Рамайя Л. К., Шевченко В. А. Генетические нарушения у лабораторных мышей, экспонированных в Чернобыльской АЭС спустя 4 года после аварии / Там же.— 1993.—29, № 2.—С. 312—321. 18 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. П. № 1 79. Дарвин Ч. Происхождение видов.— М. : Изд-во Ю. Лепковекого, 1907.— 430 с. 80. Ьоголюбский С. И. Происхождение и ^преобразование домашних животных.— М. : Сов. наука, 1959.— 593 с. 81. Шварц, С. С. Проблемы домеетифіикацшг растений я животных.— М.: Наука, 1972.— ЗД6 с. 82. Беляев Д. К. Генетика и селекция новых пород сельскохозяйственых животных.-— Алма-Ата : Наука, 1970,— 145 с. 83. Сталина М. Р., Соломко А. П. Анализ репродуктивной функции самок лабораторных мышей CC57W/MV m чернобыльской и киевской шоулящий//Актуальные проблемы влияния ионизирующих излучений на репродуктивную функцию: Тез. докл. конф. СНГ.—Обнинск, 1992.— С. 69—70. 84. Амвросъев А. П., Банецкая Н. В. Ближайшие и отдаленные аффекты комбинирован ного воздействия йода-ІіЗЦ и цезия-13\|7і в малой дозе на яичники животных//Докл. АН Беларуси.— 1992.—36, № 9—10.—С. 855—858. 85. Малашенко А. М., Семенов X. X. Роль генотипа самок в дроявлении доминантных летальных мутаций, индуцированных тиофосфамидо.м в сперматидах самцов мы шей / / Генетика — 1980.— 16, № 1-І.— С. 2002—2007. 86. Померанцева М. Д., Шевченко В. А., Рамайя Л. К., Тестов Б. В. Генетические по вреждения у домовых мышей, обитающих в условиях .повышенного фона радиа ции//Там же.— 1990.—26, № 3.—С. 466—473. 87. Балонов М. И., Четчуева М. В., Померанцева М. Д. и др. Мутагенное действие 3Н* тимидина на половые клетки самцов мыши//Таїм же.— 1992.—28, № 3.—С. 147— 154. 88. Століна М. Р. Генетичні ефекти ,у лінійних мишей OC57W/Mv, індуковані малими дозами хронічного іонізуючого опромінення: Автореф. дис. ...канд. біол. наук.— Київ, 1994.—20 с 89. Соломко А. П., Столина М. Р. іГенетические эффекты у самцов чернобыльской по пуляции лабораторных мышей CC57W/Mv, индуцированные малыми дозами еоче- танного облучения//Актуальные проблемы влияния (Ионизирующих излучений .на репродуктивную функцию: Тез. докл. конф. СНГ.— Обшшск, ,1992.— С. 67. 90. Столина М. Р. Влияние хронического действия, іниізких доз сочетанного внешнего и внутреннего излучения на репродуктивную функцию самцов їй самок мышей линии CC57W/Mv / / Биополимеры :и клетка.-— 1993.— 9, № 3.— С. 49—52. 91. Столина М. Р., Соломко А. П., Тлазко Т. Т. и др. Влияние малых доз хронического ионизирующего излучения «а ранние этапы эмбриогенеза у мышей//Докл. АН Ук раины.— 1993.— № 6.— С. 1,71—1,76. 92. Евсиков С. В., Морозова Л. М., Соломко А. П. Роль ядерно-цитоплазматического соотношения в регуляции развития млекопитающих. Развитие зигот с уменьшен ным объемом цитоплазмы / / Биополимеры и клетка.— 19S9.— 5, № 5 . — С. 87—93. 93. Goldbard S. В., Warner С. М. Genes affect the timing of early mouse embryo deve lopment//Biol. Reprod.—1982.—27, N 2.—P. 419—424. 94. Lutz S. £., Hilbish T. /., Dewey M. G. Genetic control of juvenile growth rate in mice: variation between a congenic strain and its background strain / / J. Hered.— 1989.—80, N 4.—P. 264—267. 95. Морозова Л]. М., Столина М. Р., Соломко А. П. Оптимизация системы для прове дения генетико-эмбриологических исследований на инбредных линиях мышей. 2. Сравнение способности к оплодотворению in vitro у иибредных линий мышей 057B1/6J и BALB/cLac//Биополимеры и клетка.—1092.—8, № 3.—С. Ш~Ж 90. Chaillet /. Д., Vogt Th. F., Beier D. R., Leder Ph. Parental-specific methylation cf an imprinted transgene is established during gametogenesis and progressively chan ges during ebryogenesis//Cell.— 1991.— 66, N 1.—P. 77—83. 97. Billen D. Spontaneous DNA damage and its significance for the «negligible dose» controversy in radiation protection//Radiat. Res.—1990.—124, N 2.—P. 242—245. 98. Bredford /. S. Sublethal damage, potentially lethal damage, and chromosomal aber rations in mammalian cells exposed to ionizing radiations // Int. J. Radiat., Oncol. Biol., Phys.— 1991,— 21, N 6.—P. 1457—1469. Ін-т молекул яр. біології і генетики НАН України, Київ Одержано 01.09.94 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1995. Т. П. № 19* 19

Генетичні наслідки дії іонізуючого опромінення в низьких дозах на репродуктивну функцію організму миші

Institution

Ähnliche Einträge