НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН
Лаборатория цитогенетики

Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 69-й научной итоговой студенческой конференции, посвященной 200-летию со дня рождения Н.И. Пирогова (г.Томск, 11-13 мая, 2010 год); под реакцией академика РАМН В.В. Новицкого, член. корр. РАМН Л.М. Огородовой

Посмотреть титульный лист сборника

Скачать сборник целиком (1,4 мб)

 

К настоящему времени разработаны генераторы импульсно-периодического рентгеновского излучения (ИПРИ) с длительностью импульсов единицы-десятки наносекунд и высокой дозой излучения в импульсе. Имеющиеся данные указывают на более сильное биологическое действие импульсно-периодического облучения по сравнению с неимпульсным. Оно привлекает внимание исследователей тем, что эффекты такого воздействия зависят от частоты повторения импульса. Одной из важных и перспективных областей использования ионизирующих излучений является терапия злокачественных новообразований. В настоящее время в качестве способа подавления пролиферации опухолевых клеток используется воздействие на них рентгеновским, гамма- или другими типами ионизирующих излучений. Но при таких дозах оказывается неблагоприятное действие и на нормальные клетки и ткани: до 10% нормальных клеток погибает в результате нерепарируемых двунитевых разрывов ДНК. Более того, существует неблагоприятное побочное действие неимпульсных ионизирующих излучений и при воздействии в малых дозах (0.1 – 0.5 Гр) на нормальные органы и ткани [2]. Для решения этой задачи предлагается использовать именно ИПРИ, поскольку существуют данные о его большей биологической эффективности по сравнению с неимпульсным рентгеновским излучением. По данным ряда авторов наиболее результативными в отношении подавления пролиферативной активности клеток злокачественных новообразований в эксперименте оказываются ИПРИ с частотами повторения – 8, 13, 16 импульс в секунду. Вопрос о генотоксичности ИПРИ остается открытым [4]. Генотоксичность выявляется хромосомными нарушениями хромосомного и хроматидного типа. Аберрации хромосомного и хроматидного типа являются следствием разрывов в цепи ДНК и образованием сшивок ДНК-белок. Модификация структур обеспечивающих клеточное деление является причиной неправильной митотической сегрегации хромосом и,  появления анеуплоидных клеток, что характеризует анеугенную активность мутагена [1, 4].
Целью настоящей работы является оценка мутагенного воздействия разночастотного ИПРИ с разными суммарными импульсными дозами.
Материалом исследования служила кровь здорового мужчины. Облучение клеточных культур различными по показателям ИПРИ явилось экспериментальной моделью воздействия на живую ткань. Облучение проводили в Институте сильноточной электроники СО РАН (Томск) на 24 часу культивирования. Излучающим объектом служила рентгеновская установка на основе малогабаритного электронного ускорителя прямого действия СИНУС–150, которая генерировала ИПРИ заданных частот и импульсных доз.
Объектом исследования  кластогенных нарушений служили препараты хромосом, приготовленные согласно классической методике с дальнейшим окрашиванием красителем Гимза [1]. Фиксацию клеток проводили на 72-часу культивирования, то есть после двух клеточных делений. Для выявления кластогенных повреждений анализировали 300 метафазных пластин в каждом препарате с исследуемой частотой и импульсной дозой. Рутинно-окрашенные препараты анализировали на световом микроскопе. Структура кластогенных повреждений, выявленных в настоящей работе, представлена одиночными и двойными разрывами, а также фрагментами и кольцевыми хромосомами.
Характеристики ИПРИ, частота и спектр хромосомных нарушений выявленных в настоящей работе представлены в табл.1.

Таблица 1

Частота и спектр хромосомных нарушений при воздействии ИПРИ различных по физическим характеристикам

Импульсная доза, мР/имп (мГр)	Частота следования импульсов, Гц	Аберрации хроматидного типа		Аберрации хромосомного типа
		ОР, кол-во (частота)	ИР, кол-во (частота)	ПФ, кол-во (частота)	К, кол-во (частота)
1.74, (0,018)	8	6 (0,02) *	3 (0,01) *	9 (0,03) *	2 (0,0066667) *
	13	5 (0,0166667)	2 (0,006667) *	2 (0,00666667)*	0 (0)
	16	3 (0,01)	2 (0,006667) *	2 (0,00666667) *	0 (0)
0,3 (0,003)	8	3 (0,01)	0 (0)	2 (0,00666667) *	0 (0)
	13	2 (0,00666667)	0 (0)	2 (0,00666667) *	0 (0)
	16	2 (0,00666667)	0 (0)	0 (0)	0 (0)
Ложное облучение (контроль)		2 (0,00666667)	0 (0)	0 (0)	0 (0)

Примечание: * - достоверность различий (р<0,05)  по сравнению с контрольной группой ,ОР – одноцепочечный разрыв, ИР – изохроматидный разрыв, ПФ – парный фрагмент, К – кольцевые хромосомы 

Оценивалось влияние ИПРИ с разной дозой и частотой следования импульсов. Для оценки влияния факторов (импульсная доза, частота следования импульса) применяли дисперсионный анализ двухфакторного статистического комплекса. Не выявлено достоверной зависимости влияния импульсной частоты и дозы на индукцию образования одноцепочечных разрывов. Относительно индукции изохроматидных разрывов была выявлена зависимость влияния импульсной дозы. Выявлена достоверная зависимость образования парных фрагментов от импульсной дозы и частоты следования импульсов. Не выявлено достоверной зависимости влияния импульсной частоты и дозы на индукцию образования кольцевых хромосом.
Для сравнения с контрольной группой применяли многофункциональный критерий Фишера. Были выявлены достоверные различия относительно индукции одноцепочечных разрывов, изохроматидных разрывов, парных фрагментов и колец при воздействии ИПРИ (1,74 мР/имп, 8 Гц). Относительно индукции изохроматидных разрывов и парных фрагментов были выявлены достоверные различия при воздействии ИПРИ (1,74 мР/имп, 13 Гц), а также при воздействии ИПРИ (1,74 мР/имп, 16 Гц). Относительно индукции парных фрагментов выявлены достоверные различия у ИПРИ (0,3 мР/имп, 8 Гц), а также  у ИПРИ (0,3 мР/имп, 13 Гц).
Результаты данной работы подтверждают кластогенный дозазависимый эффект ИПРИ. Выявлена достоверная зависимость появления парных фрагментов, как от частоты следования импульсов, так и от импульсной дозы. Полученные данные по частоте и спектру хромосомных аберраций при облучении культур крови ИПРИ позволяют сделать вывод о том, что маркером исследуемого фактора являются аберрации хромосомного типа.

    Список литературы:
1.    Бочков Н.П. Наследственность человека и мутагены внешней среды / Н.П. Бочков, А.Н. Чеботарев. – М.: Медицина, 1989. – 170 с.
2.    Цыб А.Ф. Радиация и патология / А.Ф. Цыб. – М.: Высш. шк., 2005. – 341 с.
3.    Mateuca R., Lombaert N., Aka P.V., Decordier I., Kirsch-Volders M. Chromosomal changes: induction, detection methods and applicability in human biomonitoring // Biochimie  – 2006.– №88. – P. 1515-1531.
4.    Rostov V.V., Bolshakov M.A., Buldakov M.A., Suppression of division of Tumor cells exposured to Nanosecond Powerful Microwave or X-Ray Pulse trains.// Pros. Of Int Conf. «2nd European Pulsed Power Symposium». 2004.–Hamburg. Germany.– Р. 62-66.