Мутации соматические и наследуемые

Наибольшее внимание человека привлекают те радиационные повреждения клеток, которые связаны с мутациями, как следствием действия ионизирующего излучения. Мутация — это любое обнаруживаемое и наследуемое изменение в генетическом аппарате клетки, которое передается дочерним клеткам или индивидуумам. Следует различать соматические мутации, произошедшие в соматических (неполовых) клетках и генетические (наследственные) мутации — в половых (генеративных) клетках. Наиболее заметные мутации — это хромосомные аберрации (или перестройки) в ядерных структурах клеток. Фрагменты хромосом после разрывов могут воссоединиться неполностью или в неверном порядке.

Соматические мутации могут переноситься в новые клетки, происходящие из исходных, но не передаются потомству. Они способны вызывать только физиологические эффекты. К ним относят прежде всего сокращение продолжительности жизни, злокачественные новообразования и катаракту. Кроме того, отдаленные последствия облучения отмечают в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах почек и легких в виде уплотнений и атрофии облученных участков, потери эластичности и других морфо-функциональных нарушениях, приводящим к фиброзам и склерозу, развивающимся в следствие комплекса процессов, включающих уменьшение числа клеток.

Накопление повреждений генетического аппарата соматических клеток во многом сходно с эффектами старения организма. Еще одним примером соматических эффектов является канцерогенное действие ионизирующей радиации. Мутации в соматических клетках могут вызывать нарушения иммуногенеза (процесс формирования иммунитета), при этом могут вырабатываться антитела против нормальных антигенов хозяина.

Генетические мутации могут (но не обязательно должны) проявляться у потомства. Обычно они возникают при облучении организма малыми и сублетальными (не угрожающими жизни) дозами радиации (при облучении большими дозами человек или животное становятся бесплодными или погибают). Они являются следствием радиационных мутаций в зародышевых клетках облученных родителей, в отличие от злокачественных новообразований, возникающих в результате мутаций в соматических клетках самих облученных объектов.

Различают три категории наследственных заболеваний - менделианские, хромосомные и мультифакториальные (табл.10).

Менделианские (генные) нарушения являются следствием мутаций в единичных генах одной или двух аутосом или половых хромосом. Они могут быть доминантными, рецессивными и связанными с полом.

Хромосомные нарушения проявляются в виде изменения (увеличения или уменьшения) числа хромосом, а также изменения их структуры (хромосомные аберрации), при которых разорванные концы хромосом соединяются неправильно, а отдельные их фрагменты могут при делении клетки утрачиваться.

Таблица 10

Наследственные радиационные эффекты (по Э.Холлу, 2000г.)

Тип генетического эффекта	Примеры
Генные мутации
Одиночные доминантные	Полидактилия, хорея Гентигтона
Рецессивные	Серповидная анемия, ретинобластома
Сцепленные с полом	Цветовая слепота, гемофилия
Хромосомные изменения
Изменение числа хромосом	Синдром Дауна (трисомия, дополнительная 21-я хромосома), гибель эмбриона
Хромосомные аберрации	Гибель эмбриона, умственная отсталость, физические дефекты
Мультифакториальные расстройства
Врожденные ненормальности и уродства	Неврологические дефекты, врожденное расщепление губы, расщепление мягкого нёба
Хронические болезни	Диабет, эссенциальная гипертония, коронарная болезнь сердца.

Примечания: Полидактилия (от поли... и греч. daktylos - палец), многопалость, наличие лишних пальцев на кисти или стопе;

Хорея Гентингтона является наследственным заболеванием, характеризующимся дегенерацией коры головного мозга. Заболевание приводит к непроизвольным хаотическим движениям и умственной деградации; на последней стадии наблюдается слабоумие;

Серповидная анемия одна из форм наследственной гемолитической анемии; Ретинобластома - злокачественная опухоль глаза, развивающаяся преимущественно в детском возрасте из тканей эмбрионального происхождения; Синдром Дауна, врожденное нарушение развития, проявляющееся умственной отсталостью, нарушением роста костей и другими физическими аномалиями.

Мультифакториальные нарушения обязательно имеют генетический компонент, но не могут быть описаны как просто менделианские. В таблице 10 приведены примеры всех трех видов наследственных нарушений. Действие радиации не имеет направленного характера, и значительное число мутаций может не приводить к каким-либо последствиям. Экспериментально установлено, что в первом поколении облученных организмов проявляется около половины всех выявляемых мутаций, остальные могут обнаружиться в течение следующих 15—20 поколений.

Новые признаки, возникающие в связи с мутацией, например у животных, могут быть и положительными и отрицательными. Но в большинстве случаев они отрицательны, часто проявляются в повышенной восприимчивости животных к заболеваниям, сокращением продолжительности жизни, возникновением злокачественных новообразований и другими патологическими состояниями.

Что касается диких животных, а также растений, микроорганизмов и вирусов, то здесь повышение уровня радиации будет иметь значение фактора, влияющего на темпы и формы эволюции. Попадая в условия повышенной радиоактивности, виды подвергаются широкому отбору, который идет на фоне повышенной изменчивости (радиомутабильности). В этих условиях отбор, уничтожая часть популяции, приводит к появлению свойств, нужных виду для обитания в новых условиях среды.

ВОПРОСЫ

В чем заключается основной радиобиологический парадокс?
Раскройте основное содержание теорий, объясняющих прямое действие радиации.
Каковы основные положения теорий, объясняющих непрямое действие радиации на биологические объекты?
Каковы опосредованные пути воздействия ионизирующего излучения на организм?
Каков механизм биологического действия ионизирующего излучения?
Назовите этапы развития радиобиологических эффектов во времени.
Какие ткани и клетки животного организма наиболее чувствительны к ионизирующей радиации и с чем это связано?
От каких факторов зависят репарационные (восстановительные) свойства живого организма?
Каковы возможные последствия соматических и генетических мутаций?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др. «Сельскохозяйственная радиоэкология», М., 1991

2. Алексахин Р.М., Сироткин А.Н. «Чернобыльская катастрофа и аграрная наука». В сборнике «Чернобыль: долг и мужество», т.1. М.: 2001

3. Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. «Основы сельскохозяйственной радиологии». М., 1991

4. Балуев О.Т. «Радиобиология, радиоэкология и радиационная безопасность теплокровных». Учебное пособие, М.: Изд-во ЦПП, 1997, 179с.

5. Белов А.Д., Киршин В.А., Лысенко Н.П., Пак В.В., Рогожина Л.В. «Радиобиология», М.: Колос, 1999. –384с.

6. Борчук Н.И. «Медицина экстремальных ситуаций», Минск: «Вышэйшая школа», 1998.

7. Василенко И.Я., Василенко О.И. «Радиоактивный цезий» // Энергия: экономика, техника, экология, 2001.-№7.-С.16-22;

8. Василенко И.Я., Василенко О.И. «Стронций радиоактивный» // Энергия: экономика, техника, экология, 2002.-№4.-С.26-32;

9. Гродзинский Д.М., Гудков И.Н. «Защита растений от лучевого поражения».М.:Атомиздат, 1973, 232с.

10. Дубинин Н.П. «Эволюция популяций и радиация», М.: Атомиздат, 1966.- 742с.

11. «Закон о социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» (редакция на 26.04.2004 г.)

12. Клековкин Г.В. «Радиоэкология». Учебное пособие. Ижевск. Издательский дом «Удмуртский университет», 2004. – 206 с.

13. Лурье А.А. «Сельскохозяйственная радиология и радиоэкология», М., 1999

14. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99),

15. Плющиков В.Г. «Основы сельскохозяйственной радиоэкологии». М.: РУДН, 1995.-108с.

16. Пристер Б.С., Лощилов Н.А., Немец О.Ф., Поярков В.А. «Основы сельскохозяйственной радиологиия», Киев, 1991.

17. Радиоактивное загрязнение». Сайт Уральского государственного педагогического университета. Дистанционное образование: http://de.uspu.ru/Informatics/Metodes/OPD/F/07/3/295.htm

18. Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991-1995гг.М., 1991

19. «Руководство по организации по санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий при крупномасштабных радиационных авариях», Приказ №20 Минздрава от 24.01.2000г.

20. Торшин С.П., Смолина Г.А., Пельтцер А.С. Практикум по сельскохозяйственной радиологии. М.: Изд-во МСХА, 2004, - 82с,

21. Федосеев О.Н., Хурнова Л.М. «Прогнозирование и оценка обстановки при авариях на радиационно опасных объектах», Методические указания к выполнению курсовых и практических работ, Пенза, 2000.

22. Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. «Сельскохозяйственная радиология»: учебник для вузов. – М.: Дрофа, -2005.- 367с.

23. Эвембе.Д., Плющиков В.Г., Кузнецов А.В. «Учебное пособие по сельскохозяйственной радиологии» / Под редакцией Кузнецова А.В.. М.: Изд-во РУДН, 2005. – 70с.

24. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. «Радиобиологич человека и животных»: учебное пособие – М.: Высшая школа, 2004. –549с.

25. Яблоков А.В. «Миф о безопасности малых доз радиации». «Гражданская инициатива», №1(5), 2000 г.