WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Комбинированное действие ионизирующего излучения и химических загрязнителей на индукцию мутаций у растений Проведена проверка прогностических возможностей модели для описания мутационных эффектов у более сложных биологических организмов – растений. Результаты прогнозирования и оптимизации синергического эффекта комбинированного действия ионизирующего излучения, пестицидов и тяжелых металлов на индукцию мутаций у растений представлены на рис. 5А, Б. Продемонстрировано, что предложенная концепция синергизма статистически достоверно (р = 0,01) описывает генетические эффекты Выход мутаций на 10 выживших клеток Коэффициент синергического усиления 2,0 А Б В 1,1,1,1,1,10-2 10-1 100 101 10-1 100 101 0,1 1 10 NN2 /N1 Мощность дозы, мР/ч /NРис. 5. Зависимость коэффициента синергического усиления от отношения повреждений N2/N1, индуцированных воздействующими агентами, при комбинированном действии: А ионизирующего излучения и 1,2-дибромэтана на индукцию мутаций у традесканции; значки экспериментальные значения, рассчитанные по данным, опубликованным в работе (Leenhouts et al., 1986), линия - теоретическая кривая (уравнение 7). Б - нитрата свинца и гербицида 2,4–Д на индукцию мутаций у ячменя; значки - экспериментальные значения, рассчитанные по данным, опубликованным в работе (Гераськин С.А. и др., 2002), линия - теоретическая кривая (уравнения 14, 7). В - зависимость k от мощности дозы ионизирующего излучения при последовательном действии излучения и нитрата свинца на индукцию мутаций в семенах Arabidopsis thaliana.

комбинированных воздействий в области малых мощностей доз у растений.

Прямые экспериментальные данные, опубликованные в работе (Динева С.Б.

и др., 1993) по изучению выхода мутаций у растений при реальных мощностях доз ионизирующего излучения, встречающихся после аварии в 30-км зоне чернобыльского реактора, показали способность излучения синергически усиливать мутагенное действие нитрата свинца. Нами было показано (рис. 5В), что в этом случае коэффициент k, при фиксированной концентрации химического агента, зависит от мощности дозы ионизирующего излучения и достигает своего максимума при определённом оптимальном значении. Эта закономерность указывает на принципиальную возможность взаимного усиления эффектов, индуцированных вредными факторами окружающей среды при реально встречающихся в биосфере интенсивностях.

Комбинированное действие ионизирующих излучений и химических факторов на индукцию канцерогенных эффектов у лабораторных животных Прогнозирование и оптимизация комбинированных канцерогенных эффектов ионизирующего излучения в комбинации с химическими агентами с помощью рассматриваемой математической модели было проведено как для клеток млекопитающих, так и для лабораторных животных. Результаты прогнозирования приведены на рис. 6. Из рисунка следует, что предложенная концепция синергизма, апробированная ранее для воздействия различных Коэффициент синергического усиления 25 2,В A Б 1,1,1,1,10-2 10-1 100 101 10-2 10-1 100 101 10 NN2 N2 /N/N1 /NРис. 6. Зависимость коэффициента синергического усиления от отношения повреждений N2/N1, индуцированных воздействующими агентами, при одновременном действии различных доз рентгеновского излучения (А) или нейтронов (Б) в комбинации с промоутером злокачественных новообразований 12-О-тетрадеканолфорбол-13-ацетатом на индукцию клеточной трансформации в культивируемых клетках мышей CH3/10Т, а также рентгеновского излучения и гормона эстрогена на индукцию рака молочной железы у крыс (В). Значки – экспериментальные значения, рассчитанные по данным, опубликованным в работах А, Б - (Han, Elkind, 1982), В - (Segaloff, Pettigrew, 1978); линии – теоретические расчеты (уравнения 7 – А, Б, 14 - В).

агентов на выживаемость, мутационный процесс одноклеточных организмов, хорошо описывает действие факторов на канцерогенный процесс более сложных биологических систем (животных).

Индукция онкологических заболеваний у человека при комбинированном действии радона, табакокурения и алкоголя Предлагаемая модель синергизма была применена для описания комбинированного действия плотноионизирующего излучения (радон) и табачного дыма на индукцию рака легкого у человека с использованием двух групп эпидемиологических данных, отражающих ситуацию, когда формирование новообразований происходило преимущественно под действием одного из агентов. На рис. 7А приведены объединенные данные о взаимодействии радона в диапазоне концентраций от 0,05 до 15,7 кБк/м3 и табачного дыма на индукцию рака легкого у человека. Также модель была протестирована и на эпидемиологических данных о совместном потреблении алкоголя и табака на индукцию двух типов рака у мужчин (рис. 7Б, В).

Видно, что величина коэффициента синергического усиления имеет ярко выраженный максимум при определенном соотношении воздействующих агентов N2/N1. При других величинах N2/N1 коэффициент k принимает меньшие значения. Именно такие закономерности изменения коэффициента синергического усиления прогнозирует предложенная модель. Тем самым продемонстрирована возможность применения модели синергизма, разработанной для описания комбинированного действия агентов на Коэффициент синергического усиления А Б В 3 2 1 10-1 100 101 102 100 101 10-2 10-1 100 N/N1 N/NN/NРис. 7. Зависимость коэффициента синергического усиления от отношения повреждений N2/N1, индуцированных воздействующими агентами, при одновременном действии радона и табачного дыма на индукцию рака легкого у человека (А), а также при совместном потреблении различных концентраций алкоголя и табака, вызывающих формирование рака полости рта и глотки (Б) или пищевода (В) у мужчин. Значки – экспериментальные значения, рассчитанные по данным, опубликованным в работах: А - (Band et al., 1980; Pershagen et al., 1994), Б - (Коноплянников А.Г., 1993), В - (Day, Mioz, 1982); линии – теоретические расчеты (уравнение 7).

клеточные системы, к воздействию на человека.

Результаты диссертации имеют, прежде всего, фундаментальное значение, поскольку дополняют современный уровень представлений о синергических взаимодействиях. Результаты данной работы использованы в материалах учебных пособий для студентов вузов. Также они могут представлять интерес для прикладной радиобиологии, медицинской и сельскохозяйственной радиологии при разработке оптимальных режимов промышленной, сельскохозяйственной и медицинской стерилизации, экологии. Результаты данной работы могут быть использованы при составлении практических рекомендаций санитарно-гигиенических служб.

ВЫВОДЫ 1. Установлено, что при комбинированном действии ионизирующего излучения и хлорида никеля на выживаемость и формирование повреждений ДНК в клетках человека характер взаимодействия агентов в существенной степени зависит от соотношения индуцированных ими повреждений.

2. Подтверждена значимость математической модели синергизма для прогнозирования величины максимального синергического усиления и условий, при которых она достигается после одновременного действия гипертермии и сульфата цинка на выживаемость бактерий Escherichia coli, а также последовательного действия метотрексата и этилметансульфата на выживаемость культивируемых клеток млекопитающих. Общность подходов к описанию синергического взаимодействия различных агентов указывают на важность использованной модели для проблем радиобиологии и экологии.

Коэффициент синергического усиления 3. Продемонстрирована возможность применения математической модели синергизма для прогнозирования выхода мутаций у бактерий Escherichia coli при одновременном действии ультрафиолетового излучения в комбинации с формальдегидом или гидраксиламином. Предложен модифицированный вариант модели, учитывающий элиминацию субповреждений. Показано, что модель предсказывает условие для достижения наиболее эффективного синергического взаимодействия. Любое отклонение применяемых в комбинации факторов от оптимального соотношения воздействующих агентов приводило к уменьшению синергизма.

4. Математическая модель синергизма впервые применена для количественного описания и интерпретации данных о выходе мутаций и цитогенетических повреждений у растений – одновременное действие рентгеновского излучения и дибромэтана на выход мутаций у традесканции и совместного действия нитрата свинца и гербицида 2,4–D на выход цитогенетических нарушений у ячменя. Впервые дана интерпретация существованию обнаруженной в 30-км зоне Чернобыльской АЭС оптимальной мощности дозы, при которой синергический эффект хронического действия ионизирующего излучения и нитрата свинца на выход мутаций в семенах Arabidopsis thaliana был максимальным.

5. Впервые выявлена возможность использования математической модели синергизма для оптимизации и прогнозирования синергических эффектов при комбинированном действии ионизирующих излучений и химических агентов на канцерогенез в культивируемых клетках млекопитающих, а также у лабораторных животных.

6. Показано, что математическая модель синергизма может быть использована для прогнозирования канцерогенных эффектов комбинированных воздействий на человека. Предложенная модель предсказывает существование максимального синергизма, его величину и условие, при котором он достигается для данных о совместном действии радона и табачного дыма на возникновение рака легкого, а также табачного дыма и алкоголя на возникновение рака гортани и пищевода.

7. Продемонстрированная в работе возможность прогнозирования синергических эффектов, индуцированных при комбинированных воздействиях различных факторов окружающей среды на инактивацию культивируемых клеток различного происхождения, выход мутаций и цитогенетических повреждений растений, а также описание канцерогенных эффектов на уровне клеток, лабораторных животных и человека, указывает на универсальность постулатов, заложенных в математическую модель. В соответствии с постулатами, синергизм обусловлен образованием дополнительных эффективных повреждений за счет взаимодействия некоторых субповреждений, не эффективных при раздельном применении агентов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Петин В.Г., Дергачёва И.П., Романенко А.Г., Рябова С.В. Новая концепция оптимизации и прогнозирования эффектов синергизма при комбинированном воздействии химических и физических факторов окружающей cреды // Российский химический журнал. - 1997. - Т. 41, № 3. - С. 96-104.

2. Рябова С.В. Прогнозирование выхода мутаций после комбинированного действия агентов окружающей среды / Тез. докл. 3-го съезда по рад.

исследованиям. (Москва 14-17 октября 1997). Пущино. - 1997. - Т.2. - С.30.

3. Рябова С.В., Петин В.Г. Математическое описание выхода мутаций при комбинированном воздействии различных мутагенов // Генетика. - 1998. - Т.34, № 8. - С.1151-1156.

4. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н., Рябова С.В. Зависимость синергизма факторов окружающей среды от их интенсивности // Экология. - 1998. - № 5. - С. 383-389.

5. Ryabova S.V., Rassokhina А.V., Zhurakovskaya G.P., Petin V.G.

Optimization and prognosis of mutagenic effects under combined action of environmental agents / XVII-th International Congress of Genetics. (Beijing, China August 10-15 1998). – Beijing. – 1998. – P. 26.

6. Рябова С.В., Петин В.Г. Достижение в моделировании синергических эффектов экологических агентов. / Тез. докл. Региональной научнопрактической конференции "Инновационное развитие достижений учёных Калужской области для народного хозяйства". (Обнинск 15-апреля 1999 г.), Обнинск. – 1999. – C. 75-76.

7. Рябова С.В., Петин В.Г. Новые аспекты в изучении синергизма экологического канцерогенеза/ Труды Четвёртой Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности" В 3-х томах, 16-18 июня 1999 года, СПб./ Под ред. Н.И. Иванова; Балт. Гос. Техн. Ун-т, СПб., - 1999. - Т. 3. - С. 212.

8. Рябова С.В. Биофизические аспекты синергического взаимодействия экологических факторов на клеточные системы/ Тез. докл. 2-го Съезда биофизиков России. (Москва 22-29 августа 1999г.) – Москва. – 1999. – Т.

II. - С. 911.

9. Петин В.Г., Рябова С.В. Энергетика и глобальные проблемы экологии / Школа-семинар "Энергетика и человек". Сборник докладов (Обнинск, 1314 октября 1999 г.) Обнинск: ИАТЭ - 1999 - С. 8-16.

10. Рябова С.В., Петин В.Г. Возможность прогнозирования синергических эффектов комбинированных воздействий на организменном уровне // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2000. – Т. 40, № 2. – С. 192-196.

11. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Морозов И.И., Дергачева И.П.,. Рассохина А.В., Рябова С.В., Комарова Л.Н. Разработка и апробация теоретической модели и синергического взаимодействия вредных факторов окружающей среды, характерных для Калужской области/ (грант РФФИ и Администрации Калужской области №98-04-03599) Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Выпуск 1. – Калуга: Издательский дом «Эйдос». - 2000. – С. 266-279.

12. Kim J.K., Petin V.G., Ryabova S.V. The republic of Korea as an example of power energy influence on quality of life/ Международный конгресс «Энергетика 3000». (Обнинск, 2000 г.) Тез. Докладов. – Обнинск: ИАТЭ.

– 2000. – С. 122-123.

13. Ryabova S.V., Petin V.G. Modeling of carcinogenic effects resulting from the combined action radon, smoking, and other agents / “5th International Conference on High Level of Natural Radon and Radon Areas: Radiation Dose and Health Effects” (Munich, September 4-7, 2000) Munich: Institute of Radiation Hygiene. – 2000. – P. 167.

14. Петин В.Г, Рябова С.В., Комарова Л.Н. Оптимизация и прогнозирование на организменном уровне синергического взаимодействия факторов окружающей среды, характерных для Калужской области/ (грант РФФИ и Администрации Калужской области №00-04-96071) Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Выпуск 2. – Калуга: Издательский дом «Эйдос». - 2001. - С. 383-399.

15. Белкина С.В. Оптимизация синергизма при комбинированной терморадиационной терапии / В кн. Физико-технические проблемы гарантии качества лучевой терапии. – Обнинск. – 2006. – С. 23.

16. Белкина С.В., Комарова Л.Н., Крицкий Р.О. Прогнозирование синергических эффектов ионизирующего излучения и других повреждающих факторов на клетки млекопитающих и растения // Радиация и риск. – 2006. – Т. 15, № 3-4. – С. 118-130.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»